Ф.М. КАНАРЁВ

ЛЕКЦИИ

АКСИОМЫ ЕДИНСТВА

Второе издание

Краснодар 2005

Канарёв Ф.М. Лекции Аксиомы Единства

Аннотация

«Триумфальное» развитие точных наук в ХХ веке закончилось. Настала пора подведения итогов. Они оказываются не утешительными. Международное научное сообщество не смогло избежать фундаментальных теоретических ошибок и, как следствие, ошибочной интерпретации многих экспериментальных результатов.

Выход из сложившейся ситуации один - возврат к классическим представлениям, в основе которых лежат идеи Евклида, Галилея, Ньютона, Фарадея.

Человек, как творение Всевышнего, оказался неспособным к оценке связи результатов своих научных исследований с реальностью. Эту функцию может реализовать только независимый судья. Роль такого судьи могут выполнять только аксиомы. Одна из главных аксиом, Аксиома Единства, представляет Вам цикл лекций о фундаментальных ошибках в точных науках и путях их исправления.

Ó Ф.М. Канарёв. 350044 Краснодар, ул. Калинина 13, Кубанский государственный аграрный университет (КГАУ).Кафедра теоретической и прикладной механики.

E-mail: kanphil@mail.ru http://Kanarev.innoplaza.net

http :// www . newpowers . org /

2

Ф.М. КАНАРЁВ

ЛЕКЦИИ

АКСИОМЫ ЕДИНСТВА

Второе издание

Краснодар 2005

3

Ph. M. Kanarev. Lectures by the Unity Axiom

Extract

  Triumphal  development of exact sciences in the 20th century has terminated. It is high time to estimate the out-comes. They prove to be disappointing. The international sci-entific community has failed to avoid fundamental theoretical mistakes and, as a consequence, an erroneous interpretation of many experimental results.

The only way out of the existing situation is a return to classical notions, which are based on the ideas by Euclid, Galileo, Newton, and Faraday.

As a creation of the God, a man has failed to estimate a connection of the results of his scientific investigations with the reality. Only an independent judge can perform of this function. Only axioms can play a role of such judge. One of the main axioms, the Unity Axiom, presents a cycle of lectures devoted to the fundamental errors in exact sciences and ways of them correction.

Ph.M. Kanarev. Department of Theoretical and Applied Me-chanics, the Kuban State Agrarian University (KSAU), 13,Kalinin Street, Krasnodar, 350044 Russia

E-mail: kanphil@mail.ru http://Kanarev.innoplaza.net

http :// www . newpowers . org /

4

СОДЕРЖАНИЕ

Ошибки Нобелевского комитета……………..…………………….....7Начало фундаментальных заблуждений………………...…………..13Заблуждения Нильса Бора………………………..................................26Что описывают уравнения Максвелла?..............................................46Эволюция теорий атома………….…………………………………….85Физический смысл тепла, температуры, реликтового излучения и фотоэффекта…………………………………………………………….114ПРЕДИСЛОВИЕ 6-го издания книги «Начала физхимии микромира»…………………………………………………………………….142

5

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемые искатели научной истины! История науки свидетельствует: процесс распространения знаний, связанных с реальностью, неотвратим. Никакие запреты и инквизиторские костры не способны остановить этот процесс. И наоборот, знания, не имеющие связи с реальностью, неотвратимо отправляются в небытие.

Реальность Единства пространства, материи и времени очевидна. Поэтому распространение знаний, базирующихся на фундаменте аксиомы Единства, также неотвратимо.

6

ВВЕДЕНИЕ

Ошибки Нобелевского комитета

Он пользовался заметным авторитетом среди своих коллег в комитете по борьбе с лженаукой. Его анализы лженаучных творений лжеученых были наиболее глубокие и убедительные. Он гордился своей репутацией и это приносило радость его душе.

Руководство попросило его подготовить доклад по серии околонаучных статей на Интернетовской странице http :// Kanarev . inno - plaza . net Он и раньше открывал эту страницу и у него уже созрело негативное отношение к бредовым идеям её автора. В последней, 38-й статье он обозвал Комитет по борьбе с лженаукой инквизиторским, наградив этим эпитетом и его членов. Так что все уже готово для начала работы. Он набрал упомянутый адрес и начал листать страницы. О! Уже 39 – я статья появилась. Он открыл её и начал читать. Заголовок гласил:

Ошибки Нобелевского комитета

Возмутительно!!! Мало ему инквизиторских кличек, присвоенных членам нашего уважаемого комитета. Он замахивается на святая святых – Нобелевский комитет. Ну что же, почитаем очередной бред, решил авторитетный инквизитор и начал читать.

Мировое научное сообщество на пороге анализа ущерба, нанесенного мировой науке ошибками Нобелевского комитета. Мы же выскажем пока личное, весьма сдержанное суждение по этому вопросу.

Ошибочные решения Нобелевского комитета нанесли значительный ущерб мировой науке. Вот лишь один пример. Судите сами. Если бы эксперты Нобелевского комитета перед присуждением премии Нильсу Бору в 1922 году за заслуги в изучении строения

7

атома сформулировали элементарный детский вопрос: каким образом электроны, летающие по орбитам вокруг ядер атомов, соединяют их в молекулы и попытались найти ответ на него в теории атома, разработанной Бором, то пришли бы к заключению, что при отсутствии ответа на этот элементарный вопрос нельзя освящать постулаты Бора авторитетом Нобелевской премии. Но этого не случилось.

Так, глобальная ошибочная идея орбитального движения электронов в атомах, освященная авторитетом Нобелевской премии, начала укрепляться в умах ученых.

Далее, выдав в 1933 г. Э. Шредингеру и П. Дираку премию за открытие новых форм атомной теории, Нобелевский комитет усилил пагубное влияние на умы ученых ошибочных постулатов Бора.

В 1945 г. глобальная ошибочная идея Бора была окончательно укреплена авторитетом Нобелевской премии, выданной В. Паули за открытие принципа, названного его именем (Принцип Паули).

Отмеченные и ряд других премий Нобелевского комитета окончательно посадили на мель корабли физики и, особенно, химии. Там они и стоят до сих пор и никто не знает, как снять их с этой мели и вывести в открытое море.

И вдруг текст исчез. На экране компьютера появился вид на море и два неказистых корабля недалеко от берега. На борту одного было написано «Теоретическая физика», а на борту другого – «Теоретическая химия». Корабли были повернуты навстречу друг другу и соединены тросом. Средняя часть троса поднималась выше корабельных надстроек и имела форму огромного вопроса. Под тросом – транспарант с текстом: «Каким образом электроны, летающие по орбитам вокруг ядер атомов, соединяют их в молекулы ?».

От кораблей к берегу тянулось множество тонких и толстых нитей, верёвок и тросов. Оператор показывал, что за каждый конец этих неисчислимых нитей держится человек. Это были старики, в основном. У некоторых - на груди медали. Оператор догадался и показал их крупным планом. Это были медали Нобелевского комитета, а их владельцы – лауреаты Нобелевских премий.

Непонятно, почему они держали эти нити. И тут появился текст. «Это академики - теоретики, среди них есть и экспериментаторы. Они всю жизнь жили на кораблях, стоящих

8

вблизи берега, довольствуясь своими титулами. Но постепенно на кораблях начали появляться искатели истины. Со временем их стало так много, что они высадили академиков на берег и сами пытаются снять корабли с мели и плыть на них за научной истиной».

Академики испугались. На кораблях остались их теоретические труды, и взбунтовавшиеся искатели научной истины могут выбросить их за борт. Академикам ничего не оставалось, как набросить на эти корабли свои нити, веревки и тросы, чтобы удержать их от выхода в море.

Авторитетный инквизитор не успел понять смысл происходящего, как оператор показал знак вопроса, возвышавшийся между кораблями. И вдруг вопрос начал покрываться вуалью и постепенно исчезать, а на его месте появилась большая фигура человека. Очертания её становились все четче и четче. И все узнали его. Это был Альфред Нобель. Взгляд его был суров и он молчал. Потом поднял правую руку и вместо слов бывшего вопроса: «Каким образом электроны, летающие по орбитам вокруг ядер атомов, соединяют их в молекулы?» - появился текст.

«Земляне, я не думал, что мои премии нанесут такой колоссальный ущерб точным наукам. Простите меня». Альфред опустил правую руку и текст его обращения постепенно исчез, а контуры фигуры Нобеля начали терять четкость и он превратился в облако. Оно стало настолько большим, что закрыло корабли. Владельцы нитей, идущих от кораблей, засуетились. Их нити потеряли упругость и все они почувствовали сразу, что вторые концы их свободны.

Облако стало постепенно рассеиваться и все с изумлением увидели, что оба корабля исчезли, а вместо них, но значительно дальше от берега, появился огромный Белоснежный лайнер. На борту у него была надпись, но очки стариков, державших до сих пор концы нитей, не позволяли им прочесть её. В стороне стоял одинокий неизвестный им старик. В руках у него вместо нити был бинокль и он смотрел на Белоснежный лайнер. Старики с нитями подошли к нему с вопросом: что написано на борту этого красавца?

Неизвестный старик опустил бинокль, посмотрел на просителей с чувством жалости и, не отвечая на их вопрос, отдал им бинокль. Старик с кудрявыми седыми волосами и нобелевской медалью взял его первым и начал смотреть на лайнер. Прочитав надпись, он сообщил всем, что на борту написано: «Аксиома

9

Единства». Старик передал бинокль другим, посмотрел на владельца бинокля и спросил: «Может быть, Вы знаете, что это все значит?»

Владелец бинокля посмотрел на старика с кудрявыми волосами и неожиданно для всех сказал: «Да, Альберт, знаю. Это финиш Вашего спора с Нильсом Бором. Независимый судья всех научных споров демонстрирует, что Вы правы. Бог действительно не играет в кости»

Авторитетный инквизитор опешил. У него появилось неодолимое желание опомниться и понять, что происходит.

Оператор тем временем показывал кадры корабельной жизни на Белоснежном лайнере. Искатели научной истины с бывших двух кораблей были все здесь. Всюду радостные, в основном молодые лица.

На огромной палубе возвышался научный трон небывалой архитектоники и умеренной красоты. На троне сидела красавица небывалой красоты. Одежда у неё была скромная. Вокруг - ни слуг, ни охраны. Красавица поднимала руки вверх и в них появлялись две книги: большая и маленькая. Молодые люди подходили к трону не спеша, низко кланялись красавице и получали из её рук по две книги.

Оператор показывал крупным планом двух людей. Старшим оказался неизвестный старик с биноклем. Молодой человек спрашивал у него: «Скажите, пожалуйста, как зовут необыкновенную красавицу, которая выдала нам книги?»

«Скажу, конечно - оживился старик - её зовут Аксиома Единства. Она бессмертна и её красота вечна».

Лайнер уже полным ходом шел в открытый океан. Улыбка молодого капитана формировала ощущение постоянной радости. Молодые люди просматривали книги, полученные от Аксиомы Единства. Большая была озаглавлена «Начала физхимии микромира». Но автора не было. Неизвестный старик пояснял: «В ней собраны научные достижения, связанные с реальностью всех искателей истины. Они были не поняты и отвергнуты старыми академиками». Маленькая книга называлась «Прошлые ошибки точных наук». Ошибки эти были пронумерованы в такой последовательности:

1- Геометрия Н. Лобачевского;2- Геометрия Г. Минковского;3- Теории относительности А. Эйнштейна;4- Уравнения Д. Максвелла;5- Постулаты Н. Бора;

10

6- Уравнение Э. Шредингера;7- ………….

В списке было более полусотни наименований ошибочных теорий, научных идей и постулатов. В конце следовало: Наша главная цель – выявить все значительные ошибки точных наук и избавить будущие поколения ученых от подобных ошибок.

Во, дела! - невольно произнес авторитетный инквизитор комитета по борьбе с лженаукой при академии наук России, сидя у своего компьютера. Картинки на экране компьютера исчезли и пошел текст. Нобелевский комитет провел срочное заседание. Обсуждался вопрос: как избегать ошибок при оценке связи результатов научных исследований с реальностью и значимости их для мировой науки? Уже принято решение приостановить на три года выдачу Нобелевских премий по физике и химии. Сообщается, что председатель Нобелевского комитета разговаривал по телефону с Аксиомой Единства, которая увела Белоснежный лайнер в океанские просторы за поиском научных истин. Он просил её принять участие в работе их комитета, но она отказалась, сообщив, что будет не против получить такое приглашение повторно после того, как узнает, что члены Нобелевского комитета прошли специальный курс обучения и у них появилась способность понять её.

Председатель Нобелевского комитета сообщил, что комитет нарушает завещание Альфреда Нобеля и прочитал выдержки из него. «….мои душеприказчики должны перевести капитал в ценные бумаги, создав фонд, доходы от которого будут выплачиваться в виде премии тем, кто за предшествующий год внес вклад в прогресс человечества. ……….» [1].

«Удивительно, но только сейчас я начал понимать, - объявил председатель Нобелевского комитета - что мы должны были разработать критерии для оценки достижений тех, кто, обращаю Ваше внимание на текст завещания Альфреда Нобеля, «за предшествующий год, внес вклад в прогресс человечества». Мы же постоянно игнорируем это волеизъявление Альфреда Нобеля и награждаем за результаты двадцати, тридцатилетней давности. Думаю, нам надо исправить наши ошибки. Я поручаю Вам представить свои предложения, и мы обсудим их».

И вновь кадры. Лекционные аудитории Белоснежного лайнера. Молодые лекторы читают мультимедийные лекции. На экранах мониторов идет медленный, последовательный процесс

11

вывода формул, работающих только в рамках Аксиомы Единства пространства - материи и времени. Параллельно этим выводам рождаются электромагнитные модели всех основных обитателей микромира: фотонов, электронов, протонов, нейтронов, ядер, атомов, молекул, кластеров.

Лектор подробно излагал новую теорию спектров, из которой следовало, что электрон не имеет орбитального движения в атоме. На экране медленно движется огромный электрон к маленькому протону. Их сближают разноименные электрические поля. А спины, спины, они в виде жирных стрелок разворачиваются навстречу друг другу. Это значит, что сближение электрона с протоном ограничивают их одноименные магнитные полюса. Процесс сближения скачкообразный. После каждого импульсного скачка излучаются фотоны. Очаровательное зрелище. Слушатели, затаив дыхание, смотрели мультфильмы о жизни обитателей микромира. Процесс изучения этой жизни многократно облегчился. Он стал зримым.

Элементарная формула для расчета спектров атомов и ионов давала результаты, совпадающие с экспериментами. Но самое главное в том, что она содержала совершенно другой физический смысл, отличный от физического смысла боровской формулы, которая позволяла рассчитывать спектр только атома водорода и из которой действительно следовало орбитальное движение электрона в атоме водорода. Бор допустил ошибку, обобщив это следствие на все атомы. И вот теперь новая формула рассчитывает спектры всех атомов и ясно показывает, что электрон не имеет орбитального движения в атоме.

Лектор обобщил: «Ошибка Бора, освященная авторитетом Нобелевской премии, затормозила развитие физики и химии на десятилетия».

Диктор пояснял: «Они уже изучают физику и химию ХХI века. Освоив эти курсы, они возвратятся в свои университеты и земляне могут быть спокойны за судьбу точных наук и научный прогресс, который спасёт их от энерго-экологической катастрофы».

Далее появился текст: «Следите за http :// Kanarev . inno - plaza . net . В следующей статье Article 40 Вы сможете познакомиться с первой лекцией Аксиомы Единства - богини всех наук».

Авторитетный инквизитор не знал что делать. Может быть подождать появление лекции Аксиомы Единства и потом уж думать

12

о выполнении задания? В голове у него мелькнуло: «инквизиторского задания» и ему стало не по себе. Он почувствовал, что защищает лженауку и выступает против реальной науки. Экран компьютера погас без какой – либо команды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сульман Р. Завещание Альфреда Нобеля. М. «Мир» 1993.

ПЕРВАЯ ЛЕКЦИЯ

Начало Фундаментальных заблуждений

1. Введение

Актовый зал Белоснежного лайнера вместил всех искателей истины. Ровно в назначенное время на сцене появилась Аксиома Единства. Никаких аплодисментов не последовало. Все с нетерпением ждали её первую лекцию, понимая, что пришли не на развратный концерт аморального российского телевидения, а на историческую для науки лекцию.

Я не сомневалась в том, что Вы все придете, ибо с сегодняшнего дня я – Ваша бескорыстная помощница в Ваших поисках научных истин. Вы знаете, что самым главным в научном поиске является правильное его начало. С этого и начнем.

Уважаемые искатели научной истины!Цель моих лекций - проанализировать фундаментальные

ошибки точных наук, допущенные учеными ХХ века и затормозившие их развитие. Вы увидите, что некоторые из этих ошибок очевидны и элементарны по содержанию, другие скрыты очень глубоко, но все они глобальны по последствиям для точных наук. У Вас невольно будет формироваться искушение осудить авторов этих ошибок и экспертов, которые не смогли заметить их.

Сразу предупреждаю Вас, что такое отношение к Вашим предшественникам недопустимо, ибо они были крупными учеными своего времени и никто из них не совершал научные ошибки с умыслом.

13

Вспомним самых древних мыслителей, сформировавших гипотезу о том, что Земля держится на трёх китах. Это, несомненно, были ученые для своего времени и пользовались они достаточным авторитетом у своих современников. Можно привести и более свежий пример – последователей Клавдия Птолемея, считавших, что Солнце вращается вокруг Земли.

Из этого следует вопрос: как Вы, поднявшись так высоко со своими знаниями, должны относиться к Вашим коллегам, стремившимся познать мир до Вас? Конечно, Вы должны признать их великими мыслителями своего времени.

Пройдет время и Ваши знания будут казаться наивными. Несомненно, Ваши последователи найдут и у Вас ошибки, но они не будут столь фундаментальны, как те, которые мы начнем сейчас анализировать. Я, Аксиома Единства, буду оберегать Вас от фундаментальных научных ошибок.

А теперь я объявляю Вам, что моё полное имя Аксиома Единства пространства – материи – времени. Из этого сразу следует необходимость определить эти исходные понятия. Но я оставляю эту задачу Вам. Для меня сейчас важнее, чтобы Вы понимали, что в Природе нет таких явлений, которые бы могли влиять на пространство, сжимать его, искривлять или растягивать. Оно никому не подвластно, поэтому у нас есть все основания считать пространство абсолютным [1], [2].

Следующее понятие – материя. Я воздержусь давать определение и этому понятию, так как Вы достаточно подготовленные, чтобы понимать его содержание примерно одинаково. Этого мне пока достаточно. Можем ли мы считать, что материя, так же как и пространство, абсолютна. Думаю, что нет. Ведь мы до сих пор не знаем источник, рождающий материальные объекты. Найти его – одна из Ваших задач. Тут есть гипотеза относительно эфира, заполняющего пространство. Это такая, неуловимая пока субстанция, которая может закручиваться в виде вихря и формировать различные устойчивые структуры, которые Вы называете элементарными частицами [3]. Причем предполагается, что могут формироваться условия, когда эти вихри теряют устойчивость и вновь превращаются в эфир. Думаю, Вам понятны причины, по которым мы не можем считать материю абсолютной.

Понятие время – самое загадочное. Как сформировать правильное представление о физической сути этого понятия? Давайте представим пространство, в котором нет никаких материальных

14

объектов и попытаемся понять, есть ли в таком пустом пространстве время? Нет, конечно, так как нет его измерителя – материи. Представим, что мы ввели в это пространство один материальный объект. Вновь задаём вопрос: есть ли время в пространстве, где всего один материальный объект? Нет, конечно, так как мы не можем оценить состояние этого объекта. Движется он или нет? У нас нет никакого ориентира для установления факта движения или покоя этого объекта в пространстве. Значит и нет в нём времени [4].

Вводим в это пространство ещё один объект и сразу видим, движется он или покоится относительно того объекта, который появился в пространстве первым. Если он движется, то у нас появляется желание определить то, что мы называем скоростью движения. Мы замечаем, что второй материальный объект начал вращаться относительно первого и у нас возникает идея взять длительность одного оборота второго объекта относительно первого за единицу измерения. Так появляется показатель длительности изменения положения одного материального объекта относительно другого. Мы называем его временем.

Материальным объектам, находящимся в пространстве, наша затея оценить изменение их взаимного положения, совершенно безразлична. Но наша затея помогает нам, поэтому мы вынуждены придать ей исключительно важное значение и использовать её для своих нужд. Мы ввели время, но оно нам не подвластно. Мы не можем изменить темп его течения, замедлить или ускорить этот темп, поэтому у нас есть все основания охарактеризовать время понятием абсолютное.

Итак, мы определились с содержанием первичных научных понятий, на которых мы будем базировать все наши научные суждения. Теперь мы обязаны найти независимого судью оценки достоверности результатов наших поисков. Вы, конечно, уже представляете, что пространство, материя и время существуют совместно. Их разделить невозможно. Материя не может существовать вне пространства. Время может течь лишь в пространстве, содержащем материю. Значит все три элемента: пространство, материя и время неразделимы, поэтому мы обречены считаться с их единством. Оно имеет все черты очевидности и у нас есть основание назвать неразделимое существование пространства, материи и времени аксиомой. Это и есть Аксиома Единства. Я существую вечно, ни от кого не пряталась и ждала, когда Вы заметите

15

меня и привлечете на помощь в Вашем неудержимом стремлении познать творения Всевышнего. И вот я с Вами, рада помогать Вам.

Приступим к анализу конкретных научных проблем. Теперь Вы знаете, что все явления и процессы в Природе протекают в рамках Аксиомы Единства. Процессы перемещения любых объектов в пространстве неотделимы от процессов течения времени. Все перемещения являются функциями времени. Изменение положения материальных объектов в пространстве неотделимы от процесса течения времени. Если мы проигнорируем этот факт, то получим искаженное представление об изучаемом явлении.

А теперь обращаю Ваше внимание на то, что при изучении поведения макромира Вы четко следовали Аксиоме Единства. Но у Вас не хватило зрелости сохранить этот принцип при переходе к описанию поведения микромира. В результате Вы насочиняли столько научных небылиц и забрели в такие непроходимые дебри, что Вам потребуется немало времени для возврата на, как Вы его называете, классический путь развития.

Таким образом, все эксперименты, выполненные Вами, помимо Вашей воли протекали в рамках Аксиомы Единства. Вполне естественно, что правильная интерпретация результатов этих экспериментов возможна только с помощью теорий и математических моделей, работающих также в рамках Аксиомы Единства.

Если же Вы привлечете для интерпретации результатов эксперимента математические модели и теории, которые работают за рамками Аксиомы Единства, то Вы неминуемо получите в лучшем случае приближенное представление о том явлении, которое изучаете, а в худшем – полностью искаженное. Дальше я приведу Вам серию подобных ошибок и покажу их суть.

Конечно, есть и такие задачи, при решении которых нет необходимости использовать время. Для этого привлекаются так называемые полевые теории. Мы проанализируем и их применение.

2. Истоки заблуждений

Анализ истоков заблуждений начнем с фундамента так называемой Специальной теории относительности – преобразований Лоренца. Вот их классический вид [5], [6].

16

(1)

(2)

Обратим внимание на то, что в формуле (1) присутствует координата , которая фиксируется в подвижной системе отсчета (рис. 1), а в формуле (2) - только время , которое течет в этой же системе отсчета. Таким образом, в математических формулах (1) и (2) изменяющаяся величина пространственного интервала в подвижной системе отсчета отделена, повторяю ещё раз отделена от времени 't , текущего в этой системе отсчета.

Рис. 1. Схема к анализу преобразований Лоренца

Теперь мы знаем, что в реальной действительности отделить пространство от времени невозможно, поэтому указанные уравнения нельзя анализировать отдельно друг от друга. Это - система уравнений и анализировать их необходимо вместе. Только такой анализ будет соответствовать Аксиоме Единства пространства - материи - времени, и результаты только такого анализа будут отражать реальность. Но это простое правило до сих пор игнорировалось Вами. Из уравнения (1) неявно следует, что при

величина пространственного интервала уменьшается. Из этого физики ХХ века делали вывод, что с увеличением скорости

движения подвижной системы отсчета величина

17

пространственного интервала сокращается. Далее, они брали для анализа одно уравнение (2)1. Из него также следует неявно, что при величина уменьшается. Из этого они делали вывод о том, что с увеличением скорости движения подвижной системы отсчета темп течения времени в ней замедляется.

Исправим ошибочную интерпретацию. Поскольку в реальной действительности пространство от времени отделить невозможно, то проанализируем уравнения (1) и (2) совместно, для этого разделим первое на второе, в результате будем иметь

(3)

Вот теперь математическая формула (3) отражает зависимость координаты от времени . Из этого следует, что формула (3) работает в рамках Аксиомы Единства пространства - материи - времени, то есть в рамках реальной действительности. Обратим внимание на то, что материя в уравнении (3) присутствует косвенно. Её роль выполняют скорости и . Обусловлено это тем, что скорость могут иметь только материальные объекты.

На рис. 1 видно, что - это координата положения светового сигнала в неподвижной системе отсчета. Она равна произведению скорости движения света на время . Если мы подставим в приведенную формулу (3), то получим координату , которая фиксирует положение светового сигнала в подвижной системе отсчета. Где же расположен этот сигнал? Поскольку мы изменяем координаты и , то в моменты времени и он расположен на совпадающих осях и , точнее - в точке - точке пересечения световой сферы с двумя осями и (рис. 1).

Геометрический смысл преобразований Лоренца очень прост. В них зафиксированы координата точки в подвижной системе отсчета и её координата в неподвижной системе отсчета (рис. 1). Это - точка пересечения световой сферы с осями и

. Вот и весь смысл преобразований Лоренца. Другой

1 Отделяли время от пространственного интервала .

18

информации в этих преобразованиях нет и они не отражают никакие физические эффекты.

Важно и то, что приведённый анализ преобразований Лоренца придаёт всем математическим символам: , входящим в эти преобразования, четкий геометрический и физический смысл. Посмотрите внимательнее на рис. 1. При величина действительно уменьшается. Вполне естественно, что уменьшается и время , необходимое световому сигналу для того, чтобы пройти расстояние . Вот Вам и причина парадокса близнецов. Приведите преобразования Лоренца к виду, соответствующему Аксиоме Единства пространства – материи – времени и все парадоксы исчезают.

А теперь представьте, сколько теорий и сколько математических моделей базируется на преобразованиях Лоренца, которые выполняют фактически роль теоретического вируса. Сколько ошибочных интерпретаций экспериментальных данных породили математические модели, зараженные этим вирусом !!!

Чтобы избавиться от этого вируса, обратим внимание на исключительно важный факт. Попытаемся разделить условно математические модели на математические и физико-математические. Назовем математические модели, содержащие только геометрические параметры, математическими, а те, в которых появляется время, - физико-математическими. Тогда уравнение сферы, содержащее только геометрические параметры

(4)

назовем математическим.Это же уравнение, но с переменным радиусом сферы

автоматически становится физико-математическим.

. (5)

Мы ввели в математическую модель время. На примере анализа преобразований (1) и (2) Лоренца мы ясно увидели, что небрежное обращение с уравнениями, содержащими физический параметр время, очень дорого обходится человечеству. Поэтому проявим максимальную осторожность, анализируя следствия, вытекающие из математических моделей, содержащих время.

19

Не забывая изложенное, пойдем дальше. Конечно, нам желательно и даже обязательно знать истоки ошибочности преобразований Лоренца, а для этого надо проследить процесс их рождения, то есть вывода. Наиболее последовательно этот процесс описал Б. Робертсон в своей книге «Современная физика в прикладных науках» [6]. Он записал уравнение световой сферы в неподвижной системе отсчета в таком виде

. (6)

А уравнение этой же сферы в подвижной системе отсчета – в таком виде

. (7)Далее, он записал

(8)

и нашел, что это равенство выполняется при условии, если определяется по формуле (1), - по формуле (2).

Грустно становится, когда читаешь это. Обращаем внимание на то, что это – физико-математическое равенство. Прежде чем получить его, необходимо уравнения (6) и (7) привести к такому виду:

; (9)

(10)

и подумать какой результат мы получим при совместном решении этих двух уравнений, равных нулю? Что значит приравнять два нуля? Это значит - ничего не приравнять. Чтобы было что приравнивать, надо уравнения (7) и (8) записать так [2]:

; (11)

. (12)

Вот теперь у нас появляются основания приравнять левые части уравнений (11) и (12). Но в таком виде они не принадлежат геометрии Евклида. Это - уравнения геометрии Минковского [7]. И

20

мы обязаны проверить соответствие этой геометрии Аксиоме Единства. На рис. 2 показана схема для этой проверки.

Сравнивая уравнения (9) и (11), видим, что в геометрии Евклида - прямолинейная диагональ параллелепипеда (рис. 2), а в геометрии Минковского эта диагональ не может быть прямолинейной, так как это уравнение не соответствует теореме Пифагора. Присутствие в уравнении (11) величины делает диагональ параллелепипеда криволинейной ОЕМ (рис. 2). Фактически это означает, что параллельные прямые пересекаются. Вы видите, что началом этих идей является геометрия Лобачевского. Продолжим анализ.

Прямолинейность диагонали в уравнении (9) соответствует свойству фотона двигаться в пространстве прямолинейно. Криволинейность же диагонали в уравнении Минковского (11) противоречит этому свойству. Из этого следует, что мы не имеем права ставить скорость фотона в постулированное Минковским соотношение (11), которое является фундаментом его четырехмерной геометрии [7]. Проверим достоверность этого утверждения на простом примере. Для этого попытаемся определить координаты расположения светового сигнала в пространстве в момент времени в случае, когда . Из уравнения (11) имеем

. (13)

Рис. 2. Схема к анализу геометрии Минковского

21

Неизвестный пространственный интервал исключает возможность определения координат . Уравнение (11) Минковского не позволяет определить положение фотона на траектории в заданный момент времени , нарушая тем самым Единство пространства, материи и времени. Из этого следует неоспоримая ошибочность математической модели (11), которая является фундаментом четырехмерной геометрии Минковского.

Обратим внимание на то, что длина диагонали измеряется с помощью фотона, движущегося прямолинейно со скоростью [1], [2], поэтому, используя уравнение (9), мы можем определить положение фотона на диагонали в любой момент времени, что соответствует Аксиоме Единства пространства - материи - времени. В каждой точке диагонали фотон (материя), пространство и время находятся в неразрывном единстве. Например, для частного случая уравнение (9) даёт такой результат

. (14)

Для любого мы можем найти координаты Теперь Вы видите, что истоком всех этих заблуждений

является геометрия Лобачевского. Он придал статус аксиомы утверждению о том, что параллельные прямые пересекаются в бесконечности. Известно, что аксиома – это очевидное утверждение не имеющее исключений. Думаю, что среди Вас нет таких, кто согласится с тем, что утверждение о пересечении параллельных прямых в бесконечности является очевидным.

Обратим внимание ещё на один важный факт. В уравнении (9) используется символ - символ скорости фотона, который движется прямолинейно, что соответствует аксиомам Евклида, утверждающим, что между двумя точками можно провести только одну прямую линию и что параллельные прямые линии нигде не пересекаются. Этот факт согласуется с тем, что в уравнении (9) представлена теорема Пифагора, работающая в геометрии Евклида [8].

Введение пространственного интервала в уравнении (11) автоматически превращает прямолинейную траекторию в

22

криволинейную , заставляя свет двигаться криволинейно. И сразу возникает вопрос: чему же равен радиус этой криволинейности? Ответа нет. Трудно представить хаос, который бы существовал в мире, если бы свет двигался криволинейно. Ведь от далекой звезды до нашей матушки Земли можно провести лишь одну прямую и бесчисленное количество кривых и по какой из них движется свет, доходя до нас, остаётся тайной. Но физиков все это не смущало и они смело начали использовать преобразования Лоренца (1) и (2) для своих исследований. Причем они не утруждали себя анализом соответствия этих преобразований реальности. Они с небывалой лёгкостью использовали не только сами преобразования Лоренца, но и отдельные элементы этих преобразований. Часто можно встретить использование так называемого релятивистского корня . Не избежал этого искушения и Альберт Эйнштейн. В основополагающей научной статье «К электродинамике движущихся тел» [9], на которую все релятивисты ссылаются, как на статью, положившую начало новой физике, он пишет: «Если принять во внимание, что свет вдоль оси при наблюдении из покоящейся

системы всегда распространяется со скоростью , то….». Это утверждение может следовать из геометрии Минковского, но не из геометрии Евклида. Для проверки этого факта надо иметь схему, соответствующую, приведенной формуле, но в статье её нет. Восполним этот недостаток и нарисуем такую схему (рис. 3).

Рис. 3. Схема к анализу сути формулы

23

Вполне естественно, что формула

(15)

следует из теоремы Пифагора, работающей в рамках аксиомы Единства пространства – материи – времени. Чтобы получить её из рис. 3, необходимо векторы скоростей фотонов 1 или 2 и скорость

подвижной системы отсчета (рис. 3) вернуть в точку О. Но у нас нет никакого права делать это. Прежде всего, мы знаем, что можно переносить вдоль линии действия только векторы сил и то при условии, если все они действуют на одну изолированную систему [10]. В рассматриваемом случае векторы не сил, а скоростей. Они прикладываются непосредственно к тем точкам, скорость которых они описывают, и их нельзя переносить вдоль линии действия. Тем более, что в данном случае вектор приложен к началу О’ подвижной системы отсчета, которая автономна по отношению к фотонам, улетевшим из точки О в разных направлениях со скоростями света .

Таким образом, мы не имеем ни математического, ни физического права возвращать векторы скоростей и в точку О, чтобы использовать теорему Пифагора для вывода формулы

. Отсутствие такого права подтверждает элементарная

проверка. Полагая , имеем абсурдный результат . Если же мы возьмём скорость фотона 3 (рис. 3), улетевшего в левую часть световой сферы, то лишимся возможности получить и абсурдный результат. Тем не менее, Нобелевский комитет выдаёт А. Эйнштейну Нобелевскую премию по физике со следующей формулировкой: «За важные физико-математические исследования, особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта» [11]. Дальше мы проанализируем и закон фотоэффекта и увидим правильность его математической модели, но ошибочность её интерпретации. Однако, ошибочность интерпретации мы должны признать естественной, так как в то время ещё не был открыт закон формирования спектров атомов и ионов, математическая модель которого полностью совпадает с математической моделью закона фотоэффекта [1], [2].

24

Теперь Вы представляете ущерб, нанесённый точным наукам учеными, согласившимися придать утверждению о пересечении параллельных прямых в бесконечности статус аксиомы без какой - либо экспериментальной проверки достоверности этого утверждения. К тому же это утверждение содержит явную логическую ошибку. Параллельные прямые пересекающиеся в бесконечности, автоматически перестают быть прямыми. Если в начале они были прямые и параллельные, то, пересекаясь в бесконечности, они перерождаются в криволинейные линии, что мы и наблюдаем в геометрии Минковского (11).

Хочу обратить Ваше внимание на то, что, критикуя сейчас А. Эйнштейна за его ошибочные теории относительности, Вы, как искатели научной истины, грешите. Его вина заключается лишь в том, что он с доверием отнесся к ошибочным результатам исследований своих предшественников и на этих ошибках создал свои, вполне естественно, ошибочные теории. Но начало ошибок положено не им, а Лобачевским, Риманом, Минковским, Лоренцем. Геометрию Римана мы не будем анализировать [12]. Это псевдоевклидова геометрия, поэтому она автоматически неприменима во всех исследованиях, где присутствует математический символ скорости света .

Думаю, что изложенного пока достаточно для того, чтобы осмыслить суть истоков фундаментальных научных заблуждений. Во второй лекции мы рассмотрим заблуждения Нильса Бора. Они скрыты очень глубоко и, тем не менее, мы найдем их.

ЛИТЕРАТУРА

1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Пятое издание. Краснодар 2004. 400 с.2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Шестое издание. 500 с. Подготовлено к печати. 3. Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. М. «Энергоиздат». 1990. 278 с.4. Канарёв Ф.М. Новый анализ фундаментальных проблем квантовой механики. Краснодар 1990, 174 с.5. Бим Дж., Эрлих П. Глобальная Лоренцева геометрия. М. «Мир» . 1985. 400с.6. Робертсон Б. Современная физика в прикладных науках. М.: «Мир», 1985. 270с.

25

7. Сазанов А.А. Четырехмерный мир Минковского. М. «Наука» 1988. 220с.8. Евклид. Начала Евклида. Книги I-VI. М-Л 1948г. 446с.9. Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел. Сборник работ по специальной теории относительности. М.: «Атомиздат», 1973. с 97-116.10. Канарёв Ф.М., Артёмов И.И., Зеленский С.А. Конспект лекций по теоретической механике. Краснодар, 2001. 265 с.11. Храмов Ю.А. Физики. М. «Наука». 1983. 395с.12. Рашевский П.К. Риманова геометрия и тензорный анализ. М. «Наука» 1967. 664 с.

ВТОРАЯ ЛЕКЦИЯ

Заблуждения Нильса Бора

1. Введение

Сейчас мы попытаемся найти истоки заблуждений Нильса Бора, в результате которых сформировалось ошибочное представление об орбитальном движении электронов в атомах. Начало этих заблуждений связано с ошибками, скрытыми в анализе спектра атома водорода [1], [2].

Спектроскописты - экспериментаторы зарегистрировали уже сотни тысяч спектральных линий атомов, ионов и молекул. Это самый большой массив экспериментальной информации о микромире [3], [4]. Поэтому для формирования правильных представлений о микромире правильная интерпретация спектров имеет исключительно важное значение. Сейчас мы увидим, как неправильная интерпретация спектра атома водорода укрепила ошибочную идею об орбитальном движении электрона в атоме. Известно, что сделал это Нильс Бор, за что и получил в 1922 г. Нобелевскую премию с такой формулировкой: «За заслуги в изучении строения атома» [5]. Поэтому есть основания показать его ошибку и исправить её.

В основе этой ошибки лежит ошибочная идея Луи Де Бройля о волновой природе электрона, за что он получил Нобелевскую премию в 1929 г. Со следующей формулировкой: «За открытие волновой природы электрона» [5]. В последующих лекциях мы

26

детально опишем электромагнитную структуру электрона и покажем, что это частица, а не волна. Дифракционные картины формируются в результате взаимодействия спинов элементарных частиц в момент пересечения их траекторий движения. Поэтому указанные картины не имеют никакого отношения к волновым свойствам элементарных частиц [2]. Таким образом, в соответствии с ошибочной идеей Луи Де Бройля в окружности радиуса , описываемой электроном при его орбитальном движении, укладывается целое число волн электрона. На основании этого имеем [6]

. (16)

Представим это равенство так . (17)

Учитывая, что и , получаем постулированное соотношение Нильса Бора

. (18)

Далее, из законов Кулона и Ньютона следует равенство между кулоновской электростатической силой и ньютоновской силой инерции , действующей на электрон при его орбитальном движении в атоме

. (19)

Решая уравнения (18) и (19) совместно, найдем

. (20)

. (21)

27

Тогда формула для кинетической энергии электрона в его орбитальном движении становится такой

. (22)

Это в два раза меньше, чем в выражении (19) и мы не знаем почему? Тем не менее, можем написать уравнения кинетических энергий электрона, в момент пребывания его на орбитах и :

(23)

Разность этих энергий равна энергии излученного или поглощенного фотона. При этом считается, что масса электрона не изменяется . С учетом этого имеем

(24)

Это и есть Боровская формула для расчета спектра атома водорода, полученная из орбитального его движения вокруг ядра, то есть – протона [7]. Считается, что выражение равно энергии ионизации [7]. Тогда энергия излученного или поглощенного фотона определится по формуле

. (25)

28

Логичность изложенного и связь теоретического результата с экспериментом не оставляют сомнений в том, что формула (25) реально отражает процесс орбитального движения электрона в атоме водорода.

И все - таки, у нас есть основания для сомнения. Первое из них. А если в атоме не один электрон, а несколько или несколько десятков, то, как они могут соединять атомы в молекулы, летая по орбитам ??? Ответа нет. Далее, при переходе с орбиты на орбиту у электрона должна меняться сила связи с ядром. Поэтому должна существовать энергия, соответствующая этой силе, и она обязательно должна содержаться в спектрах атомов. Причем, должен быть закон зависимости этой энергии от номера орбиты, на которой находится электрон, то есть от величины . Все это даёт нам основание полагать, что формула (25) для расчета спектров имеет еще один вывод и не исключено, что в этом выводе будет другой физический смысл. Сейчас мы найдем новый вывод этой формулы и увидим, что у электрона нет энергии, соответствующей его орбитальному движению, но есть энергия связи его с ядром атома.

Предварительно отметим, что идеи Бора об орбитальном движении электрона в атоме нашли последователей и получили дальнейшее развитие в тупиковом направлении. Наибольший вклад в это направление внесли Э. Шредингер и П. Дирак, которые получили Нобелевские премии в 1933 г с такой формулировкой: «За открытие новых форм атомной теории», фактически за развитие ошибочных идей Бора [5]. Нобелевская премия, выданная П. Паули в 1945 г «За открытие принципа, названного его именем (принципа Паули)», окончательно закрепила ошибочную идею Бора об орбитальном движении электрона в атоме [5]. Венцом теории спектроскопии считается уравнение Э. Шредингера [8], [9], [11], [12], [13]. Оно позволило рассчитать спектры всех водородоподобных атомов (атомов с одним электроном) и анализировать вероятностное поведение электрона в атоме. Однако возможности уравнения Э. Шредингера оказались весьма ограниченными. Спектры всех последующих электронов, считая от ядра атома, с помощью уравнения Э. Шредингера уже не рассчитываются точно. В этих случаях, как отмечено в фундаментальной работе [10], для расчета спектров атомов и ионов привлекаются приближенные методы, которые основаны на уравнениях Э. Шредингера и Д. Максвелла.

29

Эмпирический характер приближенных методов затрудняет формирование представлений о взаимодействии электрона с ядром атома. В силу этого в современной Квантовой физике в соответствии с принципом В. Паули электроны распределяются по оболочкам, уровням и подуровням [14].

Особо отметим, что польза от приближенных методов расчета спектров атомов, ионов и молекул близка к нулю. Полезными можно признать лишь те методы, которые позволяют устанавливать закономерность формирования энергий связей между ядрами атомов и их электронами, а также между валентными электронами атомов в молекулах [1], [2].

2. Начало новой теории спектров

Проанализируем лишь один энергетический переход электрона в атоме водорода. Энергия связи электрона в момент пребывания его на первом энергетическом уровне этого атома равна энергии ионизации атома водорода, то есть

электрон-вольт (eV). Когда электрон поглощает фотон с энергией 10,20 eV и переходит на второй энергетический уровень, энергия связи его с ядром уменьшается и становится равной 3,40 eV. Естественно, что при поглощении фотона электроном их энергии складываются и мы обязаны записать [1], [2]

(26)

Но этот результат противоречит эксперименту, который указывает на то, что энергия связи электрона с ядром атома после поглощения фотона не увеличивается, а уменьшается и становится равной 3,40 eV, а не 23,80 eV. Поэтому предыдущее соотношение надо записать так [1], [2]

.40,320,1060,13 (27)

30

Чтобы устранить противоречие в формуле (27), было принято соглашение: считать энергию электрона в атоме отрицательной и записывать формулу (27) так

(28)

Однако с этим трудно согласиться. Дело в том, что электрон в атоме имеет потенциальную и кинетическую составляющие его полной энергии. И если указанное выше соглашение приемлемо для потенциальной энергии, то на кинетическую энергию его никак нельзя распространять. Поэтому следует поискать более убедительное доказательство обоснованности существования минусов в формуле (28).

Прежде всего, в формуле (28) нет полной энергии электрона. Величина eV60,13 равна энергии ионизации iE атома водорода. Смысл этой энергии заключается в том, что если электрон поглотит фотон или серию фотонов с суммарной энергией eV60,13 , то после этого он полностью потеряет связь с ядром и станет свободным. Значит, величина eV60,13 соответствует энергии связи электрона с ядром атома водорода в момент, когда он находится на первом энергетическом уровне. Энергия - энергия поглощенного фотона, обеспечивающая переход электрона на второй энергетический уровень, а энергия , равная разности , соответствует энергии связи электрона с ядром атома в момент пребывания его на втором энергетическом уровне [1], [2].

Введем в уравнение (28) полную энергию eE свободного электрона [1], [2].

(29)

Напомним: здесь 13,60 eV - энергия ионизации атома водорода. Она соответствует энергии связи электрона с протоном в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне, а 3,40 eV - энергия связи электрона с протоном, соответствующая второму энергетическому уровню электрона; 10,20 eV - энергия поглощенного фотона. Величину в уравнении (29) мы можем

31

убрать, от этого равенство не изменится и оно примет вид формулы (28). Теперь ясно видно, что энергия электрона в атоме - величина положительная, а уравнение (28) отражает изменение только энергий связи электрона при его энергетических переходах, и минусы перед величинами 13,60 и 3,40 означают не отрицательность энергии, а процесс вычитания энергии, расходуемой на связь электрона с протоном [1].

Вот теперь видно, что в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне в атоме водорода, его полная энергия

eE уменьшается на величину энергии eV60,13 связи его с ядром. После поглощения фотона с энергией полная энергия электрона увеличивается, а энергия связи электрона с ядром уменьшается до . Как видно, в соотношении (29) строго соблюдается закон сохранения энергии. Запишем аналогичные соотношения для перехода электрона с первого на третий и четвертый энергетические уровни.

, (30)

(31)

Нетрудно заметить, что по мере удаления электрона от ядра атома его энергия связи с ядром изменяется по зависимости

, (32)

где n =1,2,3,....- номер энергетического уровня электрона в атоме, главное квантовое число.

Это и есть математическая модель закона изменения энергии связи электрона с ядром атома водорода и водородоподобных атомов. Если бы Нильс Бор получил этот закон, то Квантовая физика и особенно химия были бы сейчас совершенно другими. Физический смысл этой энергии заключается в том, что ей эквивалентна энергия излучаемого или поглощаемого фотона в момент перехода электрона с одного энергетического уровня на другой. Таким образом, чтобы

32

перевести электрон с одного энергетического уровня на другой, надо затратить энергию, которая эквивалентна изменившейся силе взаимодействия. Обратим внимание на то, что в этом случае энергия ионизации iE равна энергии 1E связи электрона с ядром, соответствующей первому энергетическому уровню (n=1).

Из соотношений (28), (29), (30), (31) и (32) следует закон формирования спектров поглощения атома водорода и водородоподобных атомов.

(33)

Поскольку спектральные линии поглощения совпадают со спектральными линиями излучения, то математическая модель закона излучения должна быть такой же, как и закона поглощения (33). Вполне естественно, что в момент пребывания электрона на первом энергетическом уровне он не излучает, так как этот уровень является для него предельным. Однако, если он находится на втором энергетическом уровне, то он может излучить фотон с энергией

. Уравнение процесса излучения в этом случае запишется так

. (34)

В момент пребывания на третьем )3( n и четвертом )4( n энергетических уровнях электрон имеет энергии связи с ядром

и . При переходе с третьего и четвертого энергетических уровней электрон излучит фотоны с энергиями: и , и уравнения этих процессов запишутся аналогично

, (35)

. (36)

В общем виде эти соотношения запишутся так

33

. (37)

Сокращая на eE и преобразовывая, найдем [1], [2]

, (38)

Что полностью совпадает с уравнением (33). Таким образом, из уравнений поглощения (29), (30) и (31) и излучения (34), (35) и (36) следует одна и та же математическая модель закона излучения и поглощения фотонов электроном при его энергетических переходах в атоме водорода.

А теперь разберемся с физическим смыслом энергий, входящих в закон (33), (38) формирования спектра атома водорода. - энергия поглощенного или излученного фотона. iE - энергия ионизации, равная энергии такого фотона, после поглощения которого электрон теряет связь с ядром и становится свободным. Она определяется по тому же соотношению, что и энергия фотона

ii hE . Энергии связи электрона с ядром атома

(39)

также равны энергиям фотонов. Например, в атоме водорода энергия связи электрона с ядром атома, соответствующая первому энергетическому уровню, равна энергии его ионизации iE . Поэтому . С учетом этого математическая модель закона излучения и поглощения (33) фотонов электроном атома водорода при его энергетических переходах может быть записана так [1], [2]

. (40)

Или

34

(41)

Мы получили математическую модель закона формирования спектра атома водорода, в которую входят только частоты поглощаемых или излучаемых фотонов, то есть частоты вращения фотонов относительно своих осей. А где же частота вращения электрона вокруг ядра атома? Нет её. В энергетической модели этого закона (38) нет и энергии, соответствующей орбитальному движению электрона.

Рис. 4. Схема энергетических переходов электрона атома водорода

Удивительный факт. Почти сто лет мы полагали, что электрон в атоме вращается вокруг ядра, как планета вокруг Солнца. Но закон формирования спектра атома водорода (33), (40), (41) отрицает орбитальное движение электрона. Нет в этом законе энергии, соответствующей орбитальному движению электрона, а значит, и нет у него такого движения. Это удивительное следствие вынуждает нас задуматься о многом, и, прежде всего, о поспешности признания правильными результаты интерпретации спектра атома водорода, представленные Нильсом Бором. Вполне естественно, что электрон с протоном сближают их разноименные электрические поля, а ограничивают это сближение их одноименные магнитные полюса (рис. 4).

35

При поглощении фотонов энергия связи электрона с ядром уменьшается и он, продолжая вращаться, удаляется от него, приближаясь к поверхности атома. Когда электрон излучает фотоны, энергия его связи с ядром атома увеличивается и он погружается глубже в свою "ячейку". С увеличением энергии связи электрона с ядром он ближе приближается к ядру атома или глубже погружается в свою ячейку. Под понятием "ячейка" мы понимаем объем конической формы с вершиной на ядре атома, в которой вращается электрон подобно волчку (рис. 4). Чем больше энергия связи (32) электрона с ядром, тем ближе он расположен к ядру или глубже в своей ячейке.

3. Расчет спектра атома водорода

Подставим в формулы (32) и (33) и В результате получим теоретические значения (теор.) энергий фотонов, поглощаемых или излучаемых электроном при его энергетических переходах в атоме водорода, которые практически полностью совпадают с экспериментальными (эксп.) значениями этих энергий, и энергии связей этого электрона с ядром атома (табл. 1).

Таблица 1. Спектр атома водорода

Значения n 2 3 4 5 6(эксп) eV 10,20 12,09 12,75 13,05 13,22

(теор) eV 10,198 12,087 12,748 13,054 13,220

(theor.) eV 3,40 1,51 0,85 0,54 0,38

Из закона спектроскопии (33) следует, что энергии поглощаемых и излучаемых фотонов при переходе электрона между энергетическими уровнями и рассчитываются по формуле [1], [2]

(42)

36

Нетрудно видеть, что формула (42) аналогична формуле (25). С той лишь разницей, что перед скобками стоит не энергия ионизации атома водорода, а энергия связи электрона с ядром атома в момент пребывания его на первом энергетическим уровне. Для электрона атома водорода она равна энергии его ионизации . Приведем результаты расчета (табл. 2) по этой формуле энергий фотонов (теор.), излучаемых или поглощаемых электроном атома водорода при межуровневых переходах и в сравнении с экспериментальными (эксп.) данными.

Таблица 2. Энергии межуровневых переходов электрона атома водорода

Уровни n, n+1

2...3 3...4 4...5 5...6 6...7 7...8

(экпер) eV 1,89 0,66 0,30 0,17 0,10 0,07

(теор) eV 1,888 0,661 0,306 0,166 0,100 0,065

Формула (42) позволяет рассчитать энергии излучаемых и поглощаемых фотонов при любых энергетических переходах электрона. Например, при переходе электрона с 3-го на 10-й энергетический уровень он поглощает фотон с энергией, которая рассчитывается по формуле

(43)

А если электрон переходит, например, с 15-го на 5-й энергетический уровень, то он излучает фотон с энергией

(44)

Таким образом, приведенные формулы позволяют рассчитать энергию поглощаемого или излучаемого фотона электроном при его переходе между любыми энергетическими уровнями в атоме водорода.

4. Расчет спектра атома гелия

37

Атом гелия имеет два электрона. Энергия ионизации первого , а второго - [3], [4]. Спектр

второго электрона уравнение (25) Нильса Бора рассчитывает точно, так как атом гелия в этом случае является водородоподобным. Спектр же первого электрона с энергией ионизации уравнение (25) Нильса Бора не рассчитывает вообще.

Состояние атома гелия, при котором оба его электрона находятся на первых энергетических уровнях, называется основным, невозбужденным. Энергия возбуждения – это энергия поглощенного фотона. Она равна разности между энергией ионизации электрона и энергией связи электрона с ядром атома, соответствующей тому энергетическому уровню, на который переходит электрон после поглощения фотона. Такие уровни мы назвали стационарными.

Наступает интересный и ответственный момент. Если математическая модель (33) действительно является законом формирования спектров атомов и ионов, то с её помощью мы должны получить экспериментальные значения энергий возбуждения, соответствующие стационарным энергетическим уровням первого электрона атома гелия. Отметим, что энергия связи этого электрона с ядром атома гелия определяется из экспериментальных данных по специальной методике, детали которой изложены в работах [1], [2]. Подставляя в формулы (32), (33) и , получим (табл. 3).

Таблица 3. Спектр первого электрона атома гелия

Значения n 2 3 4 5 6 (эксп.) eV 21,22 23,09 23,74 24,04 24,21

(теор.) eV 21,22 23,09 23,74 24,05 24,21

(теор.) eV 3,37 1,50 0,84 0,54 0,37

Отметим, что табл. 1 и 3 содержат почти одинаковые энергии связи электронов с ядрами атомов. Что доказывает связь каждого из них с одним протоном ядра.

Таблица 4. Спектр второго электрона атома гелия

Значения n 2 3 4 5 6

38

(эксп.) eV 40,81 48,37 51,02 52,24 52,90

(теор.) eV 40,81 48,37 51,02 52,24 52,90

(теор.) eV 13,60 6,09 3,39 2,17 1,51

Самым загадочным в спектре атома гелия является тот факт, что энергия ионизации первого электрона равна , а второго - [3], [4]. Дальше, при анализе структуры атома гелия, мы найдем причину такой странной закономерности изменения энергий ионизации электронов атома гелия.

5. Расчёт спектра атома лития

В атоме лития три электрона. Литий, содержащий один электрон, считается водородоподобным атомом. Его спектр рассчитывается по уравнению Бора (25) или Шредингера. Однако спектр второго и первого электронов этого атома уравнения Бора и Шредингера уже не рассчитывают точно. Посмотрим возможности нашей формулы. Рассчитаем спектр первого электрона атома лития. Его энергия ионизации , а фиктивная энергия связи с ядром, соответствующая первому энергетическому уровню, . Подставляя эти данные в математическую модель формирования спектров атомов и ионов (33) и в формулу (32) расчета энергий связи этого электрона, соответствующих стационарным энергетическим уровням, получим спектр этого электрона (табл. 5).

Таблица 5. Спектр первого электрона атома лития

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV - 3,83 4,52 4,84 5,01

(теор.) eV 1,18 3,83 4,51 4,83 5,00

(теор.) eV 3,51 1,56 0,88 0,56 0,39

Энергия ионизации второго электрона атома лития равна

, энергия связи с ядром атома, соответствующая первому энергетическому уровню, равна . Подставляя эти данные в формулы (32) и (33), получим (табл. 6).

39

Таблица 6. Спектр второго электрона атома лития

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV 62,41 69,65 72,26 73,48 -

(теор.) eV 62,41 69,62 72,25 73,47 74,13

(теор.) eV 13,54 6,02 3,38 2,17 1,50

Энергия ионизации третьего электрона атома лития равна

. Его спектр представлен в табл. 7.Таблица 7. Спектр третьего электрона атома лития

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV 91,77 108,78 114,73 117,48 118,98

(теор.) eV 91,84 108,85 114,80 117,55 119,05

(теор.) eV 30,61 13,60 7,65 4,90 3,40

6. Расчет спектра атома бериллия

Атом бериллия имеет четыре электрона. Наибольшую энергию ионизации имеет четвертый электрон, а наименьшую – первый. Теоретическая величина энергии ионизации четвертого электрона равна , экспериментальная -

. С учетом этого спектр четвертого электрона атома бериллия представлен в табл. 8.

Таблица 8. Спектр четвертого электрона атома бериллия

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV 162,2

8193,52 204,10 209,00 211,66

(теор.) eV 163,1 193,40 203,97 208,87 211,53

40

8(теор.) eV 54,39 24,17 13,60 8,70 6.04

Энергия ионизации третьего электрона атома бериллия равна . А энергия связи с ядром, соответствующая первому энергетическому уровню, равна

. Подставляя значения и в формулы (32) и (33), найдем (табл. 9)

Таблица 9. Спектр третьего электрона атома бериллия

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV 123,7 140,4 146,3 149,0 150,5

(теор.) eV 123,7 140,5 146,3 149,0 150,5

(теор.) eV 30,22 13,43 7,56 4,84 3,36

Второй электрон атома бериллия имеет энергию ионизации и энергию связи с ядром, соответствующую

первому фиктивному энергетическому уровню, . Подставляя эту величину и энергию ионизации в формулы (32) и (33), найдем (табл. 10).

Таблица 10. Спектр второго электрона атома бериллия

Значения n 2 3 4 5 6(эксп.) eV - 11,96 14,72 15,99 16,67

(теор.) eV 4,15 11,96 14,70 15,96 16,65

(теор.) eV 14,81 6,25 3,52 2,25 1,56

Первый электрон атома бериллия имеет энергию ионизации и энергию, соответствующую энергии связи

электрона с ядром в момент пребывания его на первом энергетическом уровне, . Подставляя

и в формулы (32) и (33), найдем (табл. 11).

41

Таблица 11. Спектр первого электрона атома бериллия

Значения n 2 3 4 5 6 7 8(эксп.) eV 5,28 7,46 8,31 8,69 8,86 8,98 9,07

(теор.) eV 5,28 7,53 8,31 8,67 8,87 8,99 9,07

(теор.) eV 4,04 1,80 1,01 0,65 0,45 0,33 0,25

Таким образом, если мы будем удалять по одному электрону из атома бериллия, то их энергии связи в сравнении с энергиями связи электрона атома водорода будут изменяться так, как показано в табл. 12, но когда они все будут в атоме, то энергии их связи с протонами будут одинаковые (табл. 13). Аналогичные энергии связи электронов с протонами имеют и другие, не первые электроны в атомах, и табл. 5, 6, 7 легко приводятся к виду табл. 13.

Таблица 12. Энергии связи электрона атома водорода и первого, второго, третьего и четвертого электронов атома

бериллия с ядром при их последовательном удалении из атома

n 1 2 3 4 5 6 7 8 913,6 3,40 1,51 0,8

50,54

0,38

0,28

0,21

0,17

1 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

2 56,26 14,06

6,25 3,52

2,25

1,56

1,15

0,88

0,69

3 120,89

30,22

13,43

7,56

4,83

3,36

2,47

1,89

1,49

4 217,71

54,43

24,19

13,6

8,71

6,05

4,44

3,40

2,69

n 10 11 12 13 14 15 16 17 180,14 0,11 0,09 0,0

80,07

0,06

0,05

0,05

0,04

1 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

42

2 0,56 0,46 0,39 0,33

0,29

0,25

0,22

0,19

0,17

3 1,21 1,00 0,84 0,72

0,62

0,54

0,47

0,42

0,37

4 2,18 1,80 1,51 1,29

1,11

0,97

0,85

0,75

0,67

Таблица 13. Энергии связи электрона атома водорода и электронов (1, 2, 3, 4) атома бериллия с ядром в момент, когда

все они находятся в атомеn 1 2 3 4 5 6 7 8 9

13,6 3,40 1,51 0,85

0,54

0,38

0,28

0,21

0,17

1 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

2 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

3 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

4 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

n 10 11 12 13 14 15 16 17 180,14 0,11 0,09 0,0

80,07

0,06

0,05

0,05

0,04

1 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

2 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

3 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

4 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

43

Поскольку из экспериментальной спектроскопии следует отсутствие орбитального движения электронов, то каждый электрон этого атома взаимодействует со своим протоном (рис. 4, 5). Так как все четыре протона ядра расположены на его поверхности, и каждый из них имеет по одному свободному магнитному полюсу, то с этими полюсами и взаимодействуют магнитные полюса электронов одноименной полярности, ограничивая, таким образом, сближение электронов с протонами. По мере перехода на более высокие энергетические уровни, они удаляются от ядра атома и друг от друга, и их взаимодействие ослабевает. Данные табл. 13 показывают, что, начиная с 13 энергетического уровня, энергии связи всех электронов атома бериллия с ядром оказываются такими же, как и у электрона атома водорода. Это значит, что при удалении электронов от ядра атома их взаимное влияние друг на друга почти исчезает, и каждый из них начинает вести себя так же, как и электрон атома водорода [1], [2].

3

1 2

4

Рис. 5. Схема структуры ядра и атома бериллия:1,2,3 и 4 – электроны; - протоны; - нейтроны

Настала очередь проверить роль принципа Паули в атоме бериллия. Как известно, этот принцип используется при описании поведения элементарных частиц и, в частности, электронов в атомах, протонов и нейтронов в ядрах атомов. Согласно этому принципу электроны в атомах распределяются по уровням и подуровням,

44

которых мы не увидели при анализе структуры атома бериллия и спектров его электронов. И это не удивительно, так как в основе принципа Паули лежит орбитальное движение электронов в атомах, которого, как мы показали, они не совершают. Это резко ограничивает рамки использования принципа Паули при описании микромира.

Поскольку уравнение Бора (25) позволяет рассчитывать спектр только атома водорода и водородоподобных атомов и не позволяет определять энергии связи электрона с ядром, то уравнения (32) и (33) имеют явные преимущества. Поэтому метод расчета спектров с использованием этих уравнений заслуживает дальнейшего развития. Теперь мы видим, как Природа глубоко скрыла тайну поведения электрона в атоме и понимаем, что найти её не так просто, поэтому воздержимся от порицаний в адрес Бора и его экспертов. Тем не менее, у нас нет оправданий для столь длительного поиска этой тайны. Следующая лекция будет посвящена уравнениям Д. Максвелла.

ЛИТЕРАТУРА1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Пятое издание. Краснодар 2004. 400 с.2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Шестое издание. 500 с. Подготовлено к печати. 3. Зайдель А.Н. и др. Таблицы спектральных линий. М. «Наука».1977.4. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий. М.: «Наука». 1982. 5. Храмов Ю.А. Физики. М. «Наука». 1983. 395с.6. Канарев Ф.М. Анализ фундаментальных проблем современной физики. Краснодар, 1993. 255 с.7. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: «Мир». 1975.8. Березин Ф.А., Шубин М.А. Уравнение Шредингера. М.: Изд-во МГУ, 1983.9. Джеммер М. Эволюция понятий Квантовой механики. М. «Наука», 1985. 380 с.10. Никитин А.А. Рудзикас З.Б. Основы теории спектров атомов и ионов. М.: «Наука». 1983. 11. Э.В. Шпольский. Атомная Физика. Том 1. М. 1963. 575с.12. Спроул Р. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и ядер. М. «Наука» 1974. 591с.

45

13. Вихман Э. Квантовая физика. М.: «Наука» 1977. 415 с.14. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10-го класса. М. «Оникс 21 век», «Мир и образование». 2004. 350 с.

ТРЕТЬЯ ЛЕКЦИЯ

Что описывают уравнения Максвелла?

1. Введение

Уравнения Д. Максвелла считаются основой Электродинамики. Они постулированы им в 1865г. Главная область их применения – анализ электромагнитных процессов и излучений [1], [2], [3], [4]. Запишем их в дифференциальной форме.

, (45)

(46)

(47)

46

. (48)Здесь:

- напряженность электрического поля; - напряженность магнитного поля; - электрическая индукция;

- магнитная индукция.Поскольку уравнения Максвелла постулированы и не имеют

аналитического вывода, то это должно сразу формировать осторожное отношение к их применению. Как видно, они являются дифференциальными уравнениями в частных производных. Это значит, что они автоматически противоречат Аксиоме Единства пространства- материи - времени. Поясним суть этого противоречия.

В реальной действительности напряженности электрического и магнитного полей меняются синхронно. Кроме того, время течет синхронно с изменениями напряженностей обоих полей. Это значит, что процессы изменения напряженности электрического и магнитного полей являются функциями времени. Поскольку эти процессы протекают в пространстве, то координаты точек пространства, в которых меняется напряженность полей, должны быть функциями времени. В уравнениях же Максвелла (45) – (48) они и - независимые переменные. Таким образом, описание изменения и распространения электромагнитных полей с помощью уравнений Максвелла никак не связано с реально протекающими процессами изменения и распространения этих полей. Уравнения Максвелла игнорируют реальность и описывают отдельно изменение напряженности электрического поля и отдельно - напряженности магнитного поля. Этот недостаток усугубляется независимостью координат от времени . Такая процедура описания реальной действительности явно противоречит Аксиоме Единства. Из этого следуют ограничения области применения этих уравнений. Там, где зависимость координат от времени не искажает результат, их можно применять. По-видимому, это - область электротехники. Но надо понимать, что, полученная таким образом информация будет приближенно описывать изучаемое явление, а в ряде случаев и искажать его. Это и происходит, например, при описании электромагнитных излучений – главной сферы их применения. Проанализируем этот процесс подробно.

47

Рис. 6. Схема Максвелловской электромагнитной волны

Прежде всего, считается, что напряженности электрических составляющих электромагнитной волны перпендикулярны

напряженностям магнитных составляющих электромагнитного поля. Изменяются они синхронно. Чаще всего электромагнитную волну представляют в виде двух взаимно перпендикулярных синусоидальных волн, распространяющихся прямолинейно (рис. 6).

При этом длина волны и частота электромагнитного излучения, описываемого уравнениями Максвелла, изменяются в диапазонах, приведенных в табл. 11.

Таблица 11. Диапазоны шкалы электромагнитных излучений

Диапазоны Длина волны, м Частота колебаний, 1c

1. Низкочастотный

41 10...10

2. Радио 94 10...103. Микроволновый

129 10...10

4. Реликтовый (макс)5. Инфракрасный6. Световой7.

48

Ультрафиолетовый8. Рентгеновский

2017 10...10

9. Гамма диапазон

2420 10...10

Модель электромагнитной волны, приведенная на (рис. 6), не позволяет получить ответы на множество вопросов, касающихся её параметров и поведения.

Можно составить список вопросов о поведении так называемого электромагнитного излучения и о поведении фотонов, следующих из неисчислимого количества экспериментальных данных, но до сих пор, не имеющих ответов в рамках уравнений Максвелла. Однако за рамками этих уравнений ответы на приведенные ниже вопросы уже получены [1], [2]. Часть этих ответов мы приведем здесь. Составим далеко не полный перечень вопросов, на которые читатель найдет ответы в нашей книге [1], [2] и на которые не способны ответить уравнения (45) – (48) Максвелла. 1. Каким образом электромагнитное излучение в виде взаимно перпендикулярных синусоид (рис. 6) локализуется в пространстве, изменяя свои главные параметры длину волны

и частоту в столь широком диапазоне (табл. 11)?

Известно, что электроны атомов и молекул излучают и поглощают фотоны при энергетических переходах. Сразу возникает вопрос: 2. Фотон и электромагнитная волна (рис. 6) одно и тоже или это - разные электромагнитные образования? 3. Сколько констант описывают скрытую от нас электромагнитную структуру фотона? 4. Какие силы локализуют фотоны в пространстве? 5. Почему электромагнитное излучение, изменяя свою длину волны и частоту в столь широком диапазоне (табл. 11), имеет одну и ту же скорость распространения, равную скорости света? 6. Почему с увеличением длины волны электромагнитного излучения частота уменьшается?

49

7. Почему проникающая способность фотонов увеличивается с уменьшением длины волны и увеличением частоты излучения? 8. Известно, что электроны атомов излучают фотоны при возбуждении. Почему электроны атомов антенны должны излучать кроме фотонов какое-то электромагнитное поле, структура которого до сих пор не известна? 9. Почему энергии фотонов всей шкалы электромагнитных излучений определяются произведением постоянной Планка на частоту излучения?

10. Почему энергия фотона определяется двумя формулами ?

11. Какой закон управляет постоянством постоянной Планка? 12. Почему постоянная Планка, определяющая энергию фотона, имеет размерность кинетического момента и является величиной векторной? 13. Какой закон управляет локализацией фотона в пространстве? 14. Какой закон управляет постоянством скорости движения фотонов? 15. Имеет ли фотон скрытые параметры, отсутствие которых не позволяет вывести аналитически все математические модели, описывающие его поведение? 16. Изменяется ли масса электрона при поглощении и излучении фотонов?

17. Почему человеческий глаз воспринимает излучение только в световом диапазоне? 18. Почему фотоны не существуют в покое? 19. Почему фотоны обладают свойствами волны и частицы одновременно? 20. Почему фотоны движутся прямолинейно? 21. Почему фотоны поляризованы? 22. Почему фотоны не имеют заряда? 23. Почему угол падения фотона равен углу отражения независимо от ориентации плоскости поляризации фотона?

24. Сразу ли фотон после отражения или рождения имеет скорость света или вначале движется с ускорением? 25. Теряет ли фотон энергию в переходном процессе?

50

26. Почему световые монохроматические лучи сближаются при одинаковой циркулярной поляризации и отталкиваются при разной циркулярной поляризации? 27. Почему внутренние дифракционные каёмки формируются фотонами, взаимодействующими с противоположными краями препятствий, формирующих дифракционные картины? 28. Почему наружные дифракционные каёмки формируются фотонами, движущимися от точечного источника света и отраженными от краёв препятствий, формирующих дифракционные картины? 29. Почему за двумя щелями или отверстиями формируется аномальная дифракционная картина? 30. Являются ли энергии единичных фотонов и единичных электронов величинами векторными? 31. Если электроны поглощают и излучают фотоны, то сложение и вычитание их энергий, как векторных величин, должно идти по правилам векторной алгебры, почему это не следует из уравнений Максвелла? 32. Как направлен спин фотона по отношению к траектории его движения?

33. Как направлен спин электрона по отношению к оси его вращения? 34. Почему энергия электрона состоит из двух составляющих: потенциальной и кинетической?

35. Почему эффект Комптона регистрируется только при использовании рентгеновских лучей? 36. Какова природа радиоволнового диапазона шкалы электромагнитных излучений? 37. Почему дальность распространения поверхностной радиоволны увеличивается с увеличением ее длины? 38. Каким образом радиоволна длиною в километры передает информацию антенне приемника, размеры которой могут быть несколько сантиметров и даже значительно меньше? 39. Какова природа реликтового излучения? 40. Почему реликтовое излучение имеет наибольшую интенсивность в миллиметровом диапазоне? 41. Какие электромагнитные излучения соседствуют с реликтовым излучением?

51

42. Почему все элементарные частицы при взаимодействии с препятствиями формируют дифракционные картины, подобные волновым картинам?

43. Возможно ли формирование кластеров элементарных частиц: фотонов, электронов, протонов и т. д.? 44. Что является реальной причиной Броуновского движения молекул?

45. Существует ли предельно малая величина, но которую может меняться температура окружающей среды? И чему она равна?

На перечисленные и множество других вопросов уравнения Максвелла не дают ответа. Главная причина такого положения заключается в том, что в реальной действительности фотон и все другие элементарные частицы ведут себя в рамках Аксиомы Единства, а уравнения Максвелла работают за рамками этого единства. Поэтому для выявления структуры электромагнитного излучения и электромагнитной модели фотона надо искать такие теории и такие математические модели, которые не противоречат указанной аксиоме [1], [2]. Уже известно также, что шкалу электромагнитных излучений формируют фотоны, излучаемые электронами атомов, молекул, ядер [1], [2]. Если это так, то из уравнений Максвелла должна следовать электромагнитная модель фотона. Однако, мы сейчас покажем, что это невозможно потому, что фотон ведет себя в реальной действительности в рамках Аксиомы Единства, а уравнения Максвелла, как мы уже показали, работают за рамками этой аксиомы. Наиболее надежными являются математические соотношения, которые используют для расчета энергии фотонов. Их обычно называют корпускулярными математическими соотношениями, так как они описывают корпускулярные свойства фотонов. В силу изложенного главным источником информации о модели фотона остается эксперимент и математические соотношения, которые описывают фотон как корпускулу [1], [2], [7], [8]. Известно, что электромагнитное излучение распространяется со скоростью света . Длина его волны изменяется в интервале , а частота в интервале Вся шкала электромагнитных излучений разделена условно на диапазоны (табл. 11, 12, 13).

52

Таблица 12. Диапазоны изменения длины волны и энергии электромагнитных излучений

Диапазоны Длина волны , м Энергия , eV1. Низкочастотный2. Радио3. Микроволновый4. Реликтовый (макс)

3102,1 E

5. Инфракрасный6. Световой7. Ультрафиолетовый8. Рентгеновский9. Гамма диапазон

Максимум излучения всей Вселенной (рис. 7, b) - около миллиметра (реликтовый диапазон) [1], [2]. Закономерность изменения этой интенсивности напоминает закономерность интенсивности излучения абсолютно черного тела (рис. 7, a), поэтому она была приписана охлаждению Вселенной с момента её сотворения при так называемом «Большом взрыве» [1], [2], [5].

Обратим внимание на то, что интенсивность реликтового излучения (рис. 7, b) показана в логарифмическом масштабе. Если её представить в естественном масштабе, как и интенсивность излучения черного тела (рис. 7, а), то оно уменьшится на 11 порядков и будет близко к нулю. Так что реликтовое излучение – очень слабое излучение Вселенной. Уже доказано, что основным источником этого излучения является атомарный водород, рождающийся в звездах Вселенной [2]. Но самое главное заключается в том, что реликтовый диапазон, как мы сейчас увидим, является предельным для единичных фотонов. Фотоны с длиной волны больше длины волны реликтового диапазона в Природе не существуют [2].

53

Рис. 7. Зависимость интенсивности излучения от длины волны: а) черного тела; b) Вселенной

А теперь вспомним идею индийского ученого Бозе, который в 1924 году предположил, что электромагнитное поле представляет собой совокупность фотонов, которую он назвал идеальным фотонным газом [1]. Эта идея очень понравилась А. Эйнштейну и он перевел его статью с английского на немецкий язык и направил её в физический журнал [1]. На рис. 8 показано представление Аллана Холдена о формировании электромагнитной волны фотонным газом [1], [2], [6].

Схема интересна тем, что электромагнитную волну, как представляет Аллан Холден, формируют импульсы единичных фотонов, которые автор представил в виде совокупности шариков разных размеров. Шарики - это фотоны. Расстояние между импульсами фотонов (шариков) равно длине волны электромагнитного излучения, а длина волны каждого отдельного фотона значительно меньше. Она определяет область его локализации в пространстве. Сразу возникает вопрос: как зависит длина волны фотона от его размера? Дальше мы покажем, что длина волны единичного фотона равна радиусу его вращения.

54

Рис. 8. Схема электромагнитной волны длиною

по Аллану Холдену [6]

Максимальная длина волны единичных фотонов, соответствует реликтовому диапазону, а минимальная - гамма диапазону (табл.12). От реликтового диапазона до гамма диапазона длина волны фотона уменьшается примерно на пятнадцать порядков, а частота увеличивается настолько же. Так как фотоны всех диапазонов движутся с одной и той - же скоростью и так как они же формируют и волны электромагнитного излучения, то скорость электромагнитного излучения всех диапазонов одна и та же [1], [2]. Итак, предлагаемая гипотеза делит шкалу электромагнитных излучений на два класса: фотонный и волновой. Фотоны - единичные электромагнитные образования, излучаются электронами атомов. Совокупность фотонов, излученных электронами атомов, формирует поле, которое ошибочно названо электромагнитным. Оно может быть непрерывным или импульсным (рис. 8). Импульсы фотонов формируют волны, которые, как считается, описывают уравнения Максвелла. Посмотрим так это или нет?

Начало поиска ответа на этот вопрос связано с выявлением электромагнитной структуры фотонов, излучаемых электронами атомов и молекул. Попытки раскрыть структуру фотона с помощью уравнений Максвелла, предложенных им в 1865 году, до сих пор не имеют успеха потому, что в реальной действительности фотон ведёт себя в рамках Аксиомы Единства, а уравнения Максвелла работают за рамками этого Единства [1], [2]. Поэтому мы попытаемся найти другой подход к решению этой задачи. Начнем с детального анализа

55

уже существующих математических моделей, описывающих поведение фотона [1]. Поскольку модель фотона оставалась неизвестной, то математические соотношения, описывающие его поведение, были не выведены, а постулированы. Найти математические соотношения, которые бы описывали поведение фотона при полном отсутствии информации о его модели, - серьезные достижения теоретической физики. Вот эти соотношения [1], [2], [7], [8]: соотношения энергии

(49)

соотношение скорости

(50)

cоотношение импульса

(51)

постоянная Планка (52)

неравенство Гейзенберга (53)

связь между линейной и угловой частотами

(54)

К этим соотношениям добавляется уравнение Луи Де Бройля, которое описывает волновые свойства фотона

(55)

Уравнение (56) Э. Шредингера тоже описывает ряд экспериментальных данных, фиксирующих особенности поведения фотона, поэтому оно также должно иметь аналитический вывод, следующий из анализа поведения фотона.

. (56)

56

Таким образом, электромагнитная модель фотона должна быть такой, чтобы из анализа её движения выводились аналитически все (49-56) математические соотношения, описывающие его поведение.

2. Структура модели фотона

Поскольку фотон имеет в движении массу m , то вполне естественно, что он имеет и центр масс, то есть такую точку, в которую можно свести всю массу фотона и движение этой точки будет характеризовать движение всего фотона. Волновые свойства фотона указывают на то, что эта точка (центр масс) описывает волновую траекторию. Постоянство скорости движения фотонов всех диапазонов указывает на то, что траектории движения центров масс фотонов всех частот - одни и те же. Вполне естественно, что в этом случае и структура фотонов всех частот должна быть одинаковой. Какова эта структура?

Ответ на этот вопрос скрыт в математических моделях, описывающих поведение фотона (49-56) и в физическом смысле фундаментальных констант. Мы уже показали, что радиус вращения фотона, электрона и других частиц равен длинам их волн

. С учетом этого физический смысл постоянной Планка становится предельно ясным - момент количества движения или момент импульса, или кинетический момент кольца. Мы выбираем понятие «Кинетический момент кольца», чтобы подчеркнуть, что законы классической механики успешно работают в микромире [9], [10].

Известно, что постоянством кинетического момента управляет закон сохранения кинетического момента [11]. Он гласит: если сумма моментов внешних сил, действующих на вращающееся тело, равна нулю, то кинетический момент этого тела остаётся постоянным по величине и направлению [11].

Нетрудно видеть, что из двух констант и автоматически следует третья

константа . Её размерность . В системе СИ нет величины с такой размерностью, поэтому возникает необходимость ввести название новой константе [12]. Назовём её

57

константой локализации фотона в пространстве и обозначим .

В системе СИ величина новой константы равна [1]

(57)

Какую же электромагнитную структуру должен иметь фотон, чтобы обеспечивалось такое удивительное сочетание его параметров и

, которые меняются в столь широком диапазоне (см. табл. 11, 12, 13) так, что обеспечивается постоянство сразу трех констант , и ? Из константы следует, что фотон имеет форму вращающегося кольца (рис. 9, а), которое движется с постоянной скоростью . Константой управляет закон, который локализует фотон в пространстве. Он гласит: с увеличением массы

фотона его радиус уменьшается пропорционально и наоборот или произведение массы фотона на радиус его кольца – величина постоянная. Из равенства следует, что кольцо разделено хордами на шесть частей (рис. 9, b). Это даёт нам основание предположить, что фотон состоит из шести электромагнитных полей, каждое из которых имеет центр масс (рис. 9, с).

Так как фотон имеет массу и электромагнитную природу, то у нас остаётся одна возможность: считать, что массу фотона формируют шесть его электромагнитных полей. Тогда постоянство трех констант , и должно обеспечиваться равенством электромагнитных сил, генерируемых движущимися электромагнитными полями, и ньютоновскими силами, действующими на центры масс этих полей.

58

Рис. 9. К выявлению структуры фотона

Электромагнитная природа фотона предопределяет наличие электромагнитных сил, а наличие вращающихся масс - центробежных сил инерции. Из этого следует, что локализацию фотона в пространстве обеспечивают уравновешивающие друг друга электромагнитные и центробежные силы инерции.

Поскольку центробежные силы инерции направлены радиально от центра вращения, то магнитная составляющая электромагнитных сил должна быть направлена также радиально, но только к центру вращения.

Далее, чтобы магнитные силы сжимали фотон, они должны быть направлены радиально к центру. Это возможно, если магнитные поля будут подобны магнитным полям радиально расположенных стержневых магнитов, направленных навстречу друг другу разноименными магнитными полюсами.

Из изложенного следует схема электромагнитной модели фотона, показанная на рис. 10, а. На рис. 10, b - эта же модель, смоделированная немецким физиком Walter Krauser [13] с помощью постоянных магнитов.

Как видно (рис. 10), модель фотона состоит из шести замкнутых друг с другом магнитных полей, которые при движении модели опоясываются электрическими полями и превращаются в электромагнитные поля. Магнитные поля фотона подобны магнитным полям стержневых магнитов. Векторы напряженности этих магнитных полей, чередуются так, что у противоположных полей они направлены вдоль одного диаметра в одну и ту же сторону, сжимая фотон. Но, так как фотон все время находится в движении, то магнитные силы, сжимающие фотон, уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс электромагнитных полей (рис. 9, с).

59

a) b)Рис. 10. Схемы электромагнитных моделей фотона:

а) теоретической, b) смоделированной

Сложная, конечно, получается модель, но только в этой модели реализуется постоянство констант , и , и самое главное - закон сохранения кинетического момента. Реализация эта идет следующим образом.

Известно, что с увеличением массы (энергии) фотона длина его волны уменьшается (табл. 11, 12, 13). Такая закономерность однозначно следует из константы локализации фотона . Это же следует и из закона сохранения кинетического момента . C увеличением массы фотона растет плотность его электромагнитных полей (рис. 10) и за счет этого увеличиваются электромагнитные силы, сжимающие фотон, которые все время уравновешиваются центробежными силами инерции, действующими на центры масс этих полей. Это приводит к уменьшению радиуса

вращения фотона, который всегда равен длине его волны . Но поскольку радиус в выражении постоянной Планка возводится в квадрат, то для сохранения постоянства постоянной Планка частота

колебаний фотона должна при этом увеличиться. В силу этого незначительное изменение массы фотона автоматически изменяет его радиус вращения и частоту так, что кинетический момент (постоянная Планка) остается постоянным. Таким образом, фотоны всех частот, сохраняя свою электромагнитную структуру, меняют массу, частоту и длину волны так, чтобы

60

То есть принципом этого изменения управляет закон сохранения кинетического момента.

Такой же четкий и ясный ответ мы получаем и на следующий фундаментальный вопрос: почему фотоны всех частот движутся в вакууме с одинаковой скоростью?

Потому что изменением массы фотона и его радиуса управляет закон локализации фотона. Из него следует, что при увеличении массы фотона его радиус уменьшается пропорционально и наоборот. Тогда для сохранения постоянства постоянной Планка (при ) величина также должна быть постоянной. В результате -

.Таблица 13. Диапазоны изменения длины волны и массы

электромагнитных излучений

Диапазоны Длина волны, м Масса, кг1. Низкочастотный2. Радио3. Микроволновый4. Реликтовый (макс)5. Инфракрасный6. Световой7. Ультрафиолетовый8. Рентгеновский9. Гамма диапазон

61

Новая константа позволяет дополнить таблицы 11 и 12 величинами масс фотонов, соответствующих каждому диапазону (табл. 13). Поскольку структура электромагнитного излучения неизвестна, то фотон, соответствующий максимальной длине волны

этого излучения (табл. 13), должен иметь массу

. (58)

Тогда фотон, соответствующий гамма диапазону, будет иметь массу

(59)

Теперь ясно, что максимальную проницаемость гамма фотона обеспечивает его минимальный размер (радиус ) и максимальная масса . Что же касается фотона с максимальной длиной волны и минимальной массой

, то тут - полная неясность. Трудно представить фотон с радиусом , движущийся со скоростью света. Площадь пространства, ограниченная радиусом , будет равна . Тогда удельная плотность фотона будет равна

(60)

Вряд ли возможно формирование ньютоновских и электромагнитных сил при такой небольшой плотности массы фотона. Поэтому должен существовать предел максимального радиуса и минимальной массы фотона. Поиск этого предела – наша следующая задача.

62

Известно, что фотоны, формирующие спектральные линии, излучают электроны при энергетических переходах в атомах. Из этого следует, что они же формируют и электромагнитные волны. Как они это делают? Ответ на этот вопрос даёт гипотеза Аллана Холдена. Реализация этой гипотезы показана на (рис. 8).

Как видно (рис. 8), электромагнитную волну формируют импульсы единичных фотонов, которые представлены в виде совокупности шариков. Шарики - это фотоны. Расстояние между импульсами фотонов (шариков) равно длине волны электромагнитного излучения, а длина волны каждого отдельного фотона значительно меньше. Она определяет область его локализации в пространстве. Если это так, то величину максимального радиуса

, а значит и минимальной массы фотона можно выявить из анализа спектров атомов. В табл. 14. приведен спектр атома водорода, включая 150-й энергетический уровень. Современной науке неизвестно, сколько энергетических уровней имеет электрон атома водорода и электроны других атомов, поэтому попытаемся установить это.

Таблица 14. Спектр атома водорода

Номер энергетического

уровня, n

Энергия возбуждения (eV)

Энергия связи электрона с ядром (eV)

1 -0.00000000000000075 13.59800000000000000

2 10.19849999999999872 3.39950000000000000

3 12.08711111111111168 1.51088888888888896

4 12.74812500000000000 0.84987500000000000

5 13.05408000000000000 0.54391999999999992

6 13.22027777777777664 0.37772222222222224

7 13.32048979591836672 0.27751020408163264

8 13.38553125000000000 0.21246875000000000

9 13.43012345679012352 0.16787654320987654

10 13.46202000000000000 0.13597999999999998

11 13.48561983471074304 0.11238016528925620

63

12 13.50356944444444416 0.09443055555555556

13 13.51753846153846016 0.08046153846153846

14 13.52862244897959168 0.06937755102040816

15 13.53756444444444416 0.06043555555555555

16 13.54488281249999872 0.05311718750000000

17 13.55094809688581376 0.04705190311418685

18 13.55603086419753216 0.04196913580246914

19 13.56033240997229824 0.03766759002770083

20 13.56400500000000000 0.03399500000000000

21 13.56716553287981824 0.03083446712018140

22 13.56990495867768576 0.02809504132231405

23 13.57229489603024384 0.02570510396975426

24 13.57439236111110912 0.02360763888888889

25 13.57624320000000000 0.02175680000000000

26 13.57788461538461440 0.02011538461538462

27 13.57934705075445760 0.01865294924554184

28 13.58065561224489728 0.01734438775510204

29 13.58183115338882304 0.01616884661117717

30 13.58289111111111168 0.01510888888888889

31 13.58385015608740864 0.01414984391259105

32 13.58472070312499968 0.01327929687500000

33 13.58551331496785920 0.01248668503213958

34 13.58623702422145280 0.01176297577854671

35 13.58689959183673600 0.01110040816326531

36 13.58750771604938240 0.01049228395061728

37 13.58806720233747200 0.00993279766252739

38 13.58858310249307648 0.00941689750692521

64

39 13.58905982905982976 0.00894017094017094

40 13.58950125000000000 0.00849875000000000

41 1 3.58991 076740035584 0.00808923259964307

42 13.59029138321995520 0.00770861678004535

43 13.59064575446187008 0.00735424553812872

44 13.59097623966942208 0.00702376033057851

45 13.59128493827160320 0.00671506172839506

46 13.59157372400756224 0.00642627599243856

47 13.59184427342689024 0.00615572657311000

48 13.59209809027777792 0.00590190972222222

49 13.59233652644731392 0.00566347355268638

50 13.59256080000000000 0.00543920000000000

51 13.59277201076508928 0.00522798923490965

52 13.59297115384615424 0.00502884615384615

53 13.59315913136347392 0.00484086863652545

54 13.59333676268861440 0.00466323731138546

55 13.59350479338842880 0.00449520661157025

56 13.59366390306122496 0.00433609693877551

57 13.59381471221914368 0.00418528778085565

58 13.59395778834720512 0.00404221165279429

59 13.59409365124964096 0.00390634875035909

60 13.59422277777777920 0.00377722222222222

61 13.59434560601988608 0.00365439398011287

62 13.59446253902185216 0.00353746097814776

63 13.59457394809775616 0.00342605190224238

64 13.59468017578125056 0.00331982421875000

65

65 13.59478153846153728 0.00321846153846154

66 13.59487832874196480 0.00312167125803489

67 13.59497081755401984 0.00302918244597906

68 13.59505925605536256 0.00294074394463668

69 13.59514387733669376 0.00285612266330603

70 13.59522489795918336 0.00277510204081633

71 13.59530251934140160 0.00269748065859948

72 13.59537692901234688 0.00262307098765432

73 13.59544830174516736 0.00255169825483205

74 13.59551680058436864 0.00248319941563185

75 13.59558257777777664 0.00241742222222222

76 13.59564577562326784 0.00235422437673130

77 13.59570652723899648 0.00229347276100523

78 13.59576495726495744 0.00223504273504274

79 13.59582118250280448 0.00217881749719596

80 13.59587531250000128 0.00212468750000000

81 13.59592745008382976 0.00207254991617132

82 13.59597769185008896 0.00202230814991077

83 13.59602612861082880 0.00197387138917114

84 13.59607284580498944 0.00192715419501134

85 13.59611792387543296 0.00188207612456747

86 13.59616143861546752 0.00183856138453218

87 13.59620346148764672 0.00179653851235302

88 13.59624405991735552 0.00175594008264463

89 13.59628329756343808 0.00171670243656104

90 13.59632123456790016 0.00167876543209877

66

91 13.59635792778649856 0.00164207221350078

92 13.59639343100189184 0.00160656899810964

93 13.59642779512082176 0.00157220487917678

94 13.59646106835672320 0.00153893164327750

95 13.59649329639889152 0.00150670360110803

96 13.59652452256944384 0.00147547743055556

97 13.59655478796896512 0.00144521203103412

98 13.59658413161182976 0.00141586838817160

99 13.59661259055198464 0.00138740944801551

100 13.59664020000000000 0.00135980000000000

101 13.59666699343201536 0.00133300656798353

102 13.59669300269127424 0.00130699730872741

103 13.59671825808275968 0.00128174191724008

104 13.59674278846153984 0.00125721153846154

105 13.59676662131519232 0.00123337868480726

106 13.59678978284086784 0.00121021715913136

107 13.59681229801729536 0.00118770198270591

108 13.59683419067215360 0.00116580932784636

109 13.59685548354515456 0.00114451645484387

110 13.59687619834710784 0.00112380165289256

111 13.59689635581527552 0.00110364418472527

112 13.59691597576530688 0.00108402423469388

113 13.59693507713994752 0.00106492286005169

114 13.59695367805478656 0.00104632194521391

115 13.59697179584121088 0.00102820415879017

116 13.59698944708680192 0.00101055291319857

67

117 13.59700664767331328 0.00099335232668566

118 13.59702341281241088 0.00097658718758977

119 13.59703975707930368 0.00096024292069769

120 13.59705569444444416 0.00094430555555556

121 13.59707123830339328 0.00092876169660542

122 13.59708640150497280 0.00091359849502822

123 13.59710119637781760 0.0008988036221 8256

124 13.59711563475546368 0.00088436524453694

125 13.59712972800000000 0.00087027200000000

126 13.59714348702444032 0.00085651297556059

127 13.59715692231384576 0.00084307768615537

128 13.59717004394531328 0.00082995605468750

129 13.59718286160687360 0.00081713839312541

130 13.59719538461538304 0.00080461538461538

131 13.59720762193345280 0.00079237806654624

132 13.59721958218549248 0.00078041781450872

133 13.59723127367290368 0.00076872632709594

134 13.59724270438850560 0.00075729561149476

135 13.59725388203017984ё

0.00074611796982167

136 13.59726481401383936 0.00073518598615917

137 13.59727550748574720 0.00072449251425222

138 13.597285969334172161 0.00071403066582651

139 13.59729620620050688 0.00070379379949278

140 13.59730622448979456 0.00069377551020408

141 13.59731603038076672 0.00068396961923444

142 13.59732562983534848 0.00067437016464987

68

143 13.59733502860775424 0.00066497139224412

144 13.59734423225308672 0.00065576774691358

145 13.59735324613555200 0.00064675386444709

146 13.59736207543629312 0.00063792456370801

147 13.59737072516081408 0.00062927483918738

148 13.59737920014609152 0.00062079985390796

149 13.59738750506733824 0.00061249493266069

150 13.59739564444444416 0.00060435555555556

Итак, какой же фактор определяет предельный энергетический уровень электрона атома водорода? Чтобы ответить на этот вопрос, обратим внимание на реликтовый диапазон (табл. 11, 12, 13). Это максимум интенсивности излучения Вселенной. Длина волны этого излучения около миллиметра. Возникает вопрос: не является ли реликтовый диапазон верхним пределом существования самых больших фотонов?

Нижний предел радиуса фотона, соответствующий гамма фотону (табл. 11, 12, 13), не вызывает сомнений. Чтобы найти верхний предел радиуса фотона, надо найти последний энергетический уровень электрона атома водорода. Далее из энергии фотона, соответствующего этому уровню, вычесть энергию фотона, соответствующую предпоследнему энергетическому уровню. Если полученная разность энергий будет соответствовать энергии фотона реликтового диапазона, то это будет веским доказательством того, что этот диапазон является верхним пределом для единичных фотонов. В табл. 12 фотон, соответствующий максимуму реликтового излучения, имеет энергию 3102,1 E eV. Определим более точное значение энергии фотона, длина волны которого равна длине волны максимума ( ) реликтового излучения (рис. 7).

(61)

Как видно (табл. 14), эта энергия близка к энергии связи (0,00123337 eV) электрона атома водорода в момент пребывания его

69

на 105 энергетическом уровне. Физический смысл этой энергии заключается в том, что она равна энергии фотона, который должен излучить электрон, вступая в связь с протоном из свободного состояния. Величину энергии этого фотона, соответствующую энергии связи электрона с протоном в момент формирования атома водорода, можно получить двумя способами. Первый: вычесть из энергии ионизации (13,59800000 eV) атома водорода энергию возбуждения, соответствующую 105 энергетическому уровню (табл. 14) (13,5967662eV).

13, 598000000 eV-13,5967662 eV =0,0012338eV (62)

Второй: по формуле (32), определяющей закон изменения энергии связи электрона с ядром атома

(63)

Итак, мы получили результат, следующий из экспериментальной спектроскопии и подтверждающий нашу гипотезу: реликтовый диапазон – верхний предел существования больших фотонов.

Полученное доказательство усилится, если найдем величину энергии фотона, соответствующую не максимуму интенсивности реликтового диапазона, а максимальной длине волны этого излучения (рис. 7). Для этого вычтем из энергии возбуждения 105 энергетического уровня энергию возбуждения, соответствующую 104 энергетическому уровню (табл. 14). В результате будем иметь

13,596766621 -13,596742788 = 0,000024 eV. (64)

Эта энергия соответствует примерно максимально возможной длине волны фотона

. (65)

70

На рис. 7,b эта длина справа от максимума реликтового излучения, то есть соответствует не максимуму интенсивности реликтового диапазона, а максимальной длине волны этого излучения. Если начало реликтового диапазона электромагнитного излучения соответствует максимально возможной длине волны фотона, равной 0,05 м, то электрон атома водорода излучит такой фотон при переходе со 105 на 104 энергетический уровень (табл. 14).

Далее, если электрон будет излучать фотоны при каждом последовательном переходе, начиная со 105, то длины волн таких фотонов будут увеличиваться ступенчато, оставаясь меньше длины волны максимума реликтового излучения = 0,0012338eV, вплоть до 28 энергетического уровня.

Энергия фотона, излученного электроном при переходе с 28 на 27 энергетический уровень, будет равна

. (66)

При последующих последовательных переходах на более низкие энергетические уровни, энергии излученных фотонов будут увеличиваться и переходить из зоны реликтового диапазона в зону инфракрасного излучения (табл. 14 и рис. 7).

Дальше мы увидим, что в невозбужденных атомах и молекулах электроны находятся на нижних энергетических уровнях (2, 3, 4, 5..) и если они переходят с верхних энергетических уровней на нижние, не пропуская ни одной ступени, то появляется ещё одна гипотеза природы Реликтового излучения. Оно формируется рождающимися атомами химических элементов. Тогда существование максимума Реликтового излучения – свидетельство молодости Вселенной.

Да, не просто разгадывать тайны Мироздания. Теперь уже три гипотезы претендуют на разгадку тайны Реликтового излучения. Гипотеза остывающей Вселенной после Большого взрыва и наши две гипотезы: гипотеза устаревших фотонов и гипотеза молодости Вселенной. Какая из них ближе к реальности? Вопрос непростой, однако, объём экспериментальной информации, накопленной к этому моменту, позволяет надеяться на скорое получение окончательного ответа на него.

71

Таким образом, максимальная длина волны единичных фотонов соответствует Реликтовому диапазону, а минимальная - гамма диапазону (табл. 11, 12, 13, 14). От реликтового диапазона до гамма диапазона длина волны фотона уменьшается на 15 порядков, а частота увеличивается настолько же. Так как фотоны всех диапазонов движутся с одной и той - же скоростью и так как они же формируют и волны, ошибочно названного электромагнитного излучения (рис. 8), то скорость (назовем это излучение правильно) фотонного излучения всех диапазонов одна и та же. Итак, предлагаемая гипотеза делит шкалу излучений на два класса: фотонный и волновой. Фотоны - единичные электромагнитные образования, излучаются электронами атомов. Совокупность фотонов, излученных электронами атомов, формирует поле, которое ошибочно названо электромагнитным. Оно может быть непрерывным или импульсным – волновым (рис. 8).

Если наши суждения верны, то из анализа движения полученной модели фотона мы должны вывести аналитически все соотношения (49)-(56), описывающие его поведение. Для этого мы должны проследить за волновым движением центра масс M всего фотона и центров масс отдельных его электромагнитных полей (рис. 10, а).

На рис. 11 показана схема перемещения центра масс M фотона и центра масс одного его электромагнитного поля в интервале длины одной волны [1], [2].

72

Рис. 11. Схема движения центра масс М фотона и центра масс одного его электромагнитного поля

Движение центра масс M фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от центра условной окружности радиуса или от геометрического центра фотона.

Движение центра масс одного электромагнитного поля фотона моделирует точка , расположенная на расстоянии от центра масс фотона [1], [2].

2. Вывод математических моделей, описывающих поведение фотона

Некоторые исследователи [7], [14], [15] отмечали, что фотон имеет скрытые параметры. Если бы удалось найти их, то все (49-56) математические соотношения, описывающие его поведение, вывелись бы аналитически. Попытаемся установить эти параметры. Конечно, сложность модели фотона (рис. 10) затрудняет вывод соотношений (49-56). Однако если учесть, что фотон имеет плоскость поляризации, то движение его центра масс в этой плоскости и движение центров масс шести его электромагнитных полей можно сопровождать качением условных окружностей, кинематические и энергетические параметры которых будут эквивалентны соответствующим параметрам фотона. Центр масс фотона совершает полное колебание в интервале длины его волны (рис. 11), поэтому радиус (первый скрытый параметр) условной окружности, описывающей движение этого центра в интервале длины одной волны, определится по формуле (рис. 12) [1], [2]

. (67)

Кинематическим эквивалентом группового движения центров масс шести электромагнитных полей фотона будет вторая условная

73

окружность. Её радиус (второй скрытый параметр) определяется из условия поворота центра масс каждого электромагнитного поля фотона на угол в интервале каждой длины его волны (рис. 11).

(68)

Если угловую скорость условной окружности, описывающей движение центра масс фотона относительно его геометрического цента , обозначить через (третий скрытый параметр), а угловую скорость, условной окружности, описывающей движение центра масс каждого электромагнитного поля - через (четвертый скрытый параметр), и линейную частоту - через , то период колебаний центра масс фотона определится по формулам (рис. 11):

(69)

Из этого имеем: (70)

(71)

Соотношение связи между длиной волны , которую описывает центр масс M фотона, и радиусом имеет простой вид (рис. 11)

(72)

Кинематическая эквивалентность между движением сложной электромагнитной структуры фотона и движением условных окружностей с радиусами и позволяет вывести постулированные раннее математические соотношения (49-56), описывающие его поведение. Скрытые ненаблюдаемые параметры фотона участвуют лишь в промежуточных математических преобразованиях и исчезают в конечных формулах.

74

Поскольку малая условная окружность радиуса перемещается в плоскости вращения фотона (рис. 11) без скольжения, то скорость любой её точки будет равна скорости её центра и групповой скорости фотона. Используя соотношения (67) и (70), получим

(73)

что соответствует соотношению (50).Аналогичный результат дают и соотношения (68) и (71)

второй условной окружности радиуса .

(74)

Теперь видно, что вывод соотношения (50) не только согласуется с моделью фотона (рис. 10) и механикой её движения (рис. 11), но и объясняет корпускулярные и волновые свойства фотона.

При выводе соотношений (49) обратим внимание на то, что кинетическая энергия движения фотона с массой эквивалентна кинетической энергии качения условной окружности с той же массой

, равномерно распределенной по её длине. Общая кинетическая энергия условной окружности будет равна сумме кинетической энергии её поступательного движения и энергии вращения относительно геометрического центра .

. (75)

Тот же самый результат получится и при использовании второй условной окружности радиуса .

. (76)

Приведем уравнение (75) к виду (49)

75

, (77)

здесь . (78)

С учетом соотношения (69), получаем традиционную формулу

. (79)

Как видно, скрытые параметры позволяют вывести основные математические соотношения Квантовой механики, описывающие поведение фотона, из законов Классической механики. Условные окружности позволяют определить и групповой импульс фотона.

, (80)или

. (81)

Из этого легко получить корпускулярное соотношение Луи Де Бройля

. (82)

Перепишем это так. (83)

В левой части уравнения (83) представлено произведение импульса фотона на длину его волны , а в правой - постоянная Планка . Из этого следует соотношение неопределенности Гейзенберга.

. (84)

Перепишем это неравенство в развернутом виде

76

. (85)

Так как фотон проявляет свой импульс в интервале каждой длины волны и так как его размер более двух длин волн (рис. 10), то величины и в неравенстве (85) всегда будут более 2 каждая. Принимая и , и подставляя эти значения в неравенство (85), получим

. (86)

Обычно, неравенство принципа неопределенности записывается в таком виде:

, (87)

или

. (88)

Полагая, что и , получим

или (89)

Таким образом, модель фотона действительно ограничивает точность экспериментальной информации, получаемой с его помощью [1], [2]. Объясняется это тем, что размеры фотонов несколько больше двух длин их волн. Следовательно, фотон не может передать размер геометрической информации меньший двух длин его волны или двух радиусов вращения, как это и следует из неравенства Гейзенберга.

Если мы исследуем объект с помощью фотона с заданной длиной волны, то мы не можем получить геометрическую информацию об объекте, которая была бы равна длине волны используемого фотона или быть меньше её. Однако если для получения той же информации использовать фотон с меньшей длиной волны, то точность геометрической информации возрастет. Это значительно ограничивает физический смысл неравенства Гейзенберга. Если это неравенство относить к экспериментальной информации, получаемой с помощью фотона, то оно справедливо

77

только в рамках одной длины его волны или одного радиуса вращения.

4. Кинематика фотона

Начнем с вывода уравнений движения центра масс фотона. Поскольку центр масс фотона движется в плоскости поляризации и в рамках Аксиомы Единства пространства – материи – времени, то для описания его движения по волновой траектории необходимо иметь два параметрических уравнения.

Так как центр масс фотона движется относительно наблюдателя и относительно геометрического центра модели, то для полного описания такого движения необходимо иметь две системы отсчета (рис. 11): неподвижную и подвижную

. Амплитуда колебаний центра масс фотона будет равна

радиусу его вращения относительно геометрического центра фотона. Из рис. 11 имеем [1], [2]

. (90)

Обратим внимание на небольшую величину амплитуды колебаний центра масс фотона в долях длины его волны или радиуса вращения .

Уравнения движения центра масс фотона относительно подвижной системы имеют вид:

; (91) . (92)

Если фотон движется относительно неподвижной системы отсчета со скоростью , то уравнения такого движения будут иметь вид [1]:

; (93)

78

. (94)

Итак, главное свойство уравнений (93) и (94), описывающих движение центра масс фотона, заключается в том, что они описывают движение этого центра в рамках Аксиомы Единства пространства – материи – времени. Отметим, что уравнение Луи Де Бройля (55) и уравнение Э. Шредингера (56) этим свойством не обладают. Учитывая соотношения (70), (71), (72) и (90), получим [1], [2]:

(95) (96)

где Из этого следует закономерность изменения скорости центра

масс фотона, в которую легко вводятся электрическая и магнитная постоянные [1], [2]

(97)

График скорости (97) центра масс фотона показан на рис. 12. Как видно, скорость центра масс фотона действительно изменяется в интервале длины волны или периода колебаний таким образом, что её средняя величина остается постоянной и равной .

79

Рис. 12. График скорости центра масс фотона

Уравнения движения центра масс одного из электромагнитных полей фотона относительно подвижной системы отсчета (рис. 11) будут иметь вид:

; (98) . (99)

Уравнения абсолютного движения центра масс одного электромагнитного поля фотона, то есть движение относительно неподвижной системы отсчета принимают вид:

; (100) . (101)

Эти уравнения позволяют легко определить все кинематические характеристики центров масс электромагнитных полей фотона [1], [2].

Итак, мы получили уравнения (95) и (96), которые точнее уравнения Луи Де Бройля (55) и уравнения (56) Шредингера описывают движение фотона. Однако если появляются более точные математические соотношения для описания поведения какого-либо объекта, то менее точные обязательно должны содержаться в них и быть их следствиями. Этому требованию полностью отвечают соотношения (93) и (94), описывающие движение центра масс фотона.

Чтобы получить волновое уравнение (55), надо вывести процесс описания движения центра масс фотона за рамки Аксиомы Единства пространства - материи - времени. Для этого надо взять одно из уравнений (93), (94), например, уравнение (94). Обращаем внимание читателя на то, что эта операция автоматически выводит процесс описания движения центра масс фотона за рамки Аксиомы Единства пространства - материи - времени.

. (102)

80

Чтобы привести это уравнение к виду (55), необходимо ввести в него координату , используя для этого разность фаз.

. (103)

Учитывая что, и , имеем

. Обозначим:

тогда

(104)

Теперь видно, что основная причина теоретического расползания волнового пакета Луи Де Бройля - независимость координаты от времени и отсутствие соответствия волнового уравнения Де Бройля Аксиоме Единства пространства - материи - времени. Уравнения (93) и (94) лишены этого недостатка.

Нетрудно показать, что уравнение (104) легко приводится к уравнению Шредингера (56) [1], [2]. Для этого выразим из формул (77), (83) частоту и длину волны .

, (105)

. (106)

Введем новое обозначение функции (104) и подставим в неё значения (105) и (106).

(107)

81

При фиксированном смещение является гармонической функцией времени, а при фиксированном - координаты .

Дифференцируя уравнение (107) дважды по , найдем

(108)

Если с помощью соотношения (108) описывать поведение электрона в атоме, то надо учесть, что его кинетическая энергия и импульс связаны соотношением

. (109)

Откуда . (110)

Подставляя результат (110) в уравнение (108), имеем

(111)

Известно, что полная энергия электрона равна сумме кинетической и потенциальной энергиям, то есть

. (112)

С учетом этого уравнение (108) принимает вид дифференциального уравнения (56) Э. Шредингера.

(113)

82

Из изложенного следует, что результат решения уравнения (56) есть функция (104), работающая за рамками Аксиомы Единства пространства – материи – времени.

Таким образом, мы вывели все, постулированные раннее математические модели квантовой механики, описывающие поведение фотона. Мы показали, что уравнение Луи Де Бройля (55) и уравнение Шредингера (56) работают за рамками Аксиомы Единства пространства - материи - времени. Итак, мы оставляем в покое все математические формулы, которые давно применяют для описания поведения фотона. В этом смысле у нас нет ничего нового, мы только подтвердили достоверность этих формул и дополнили их уравнениями (95) и (96), описывающими движение центра масс фотона в рамках Аксиомы Единства пространства – материи – времени. Теперь у нас есть основания назвать фотоном локализованное в пространстве электромагнитное образование, из которого формируется не электромагнитное, а фотонное излучение, переносящее в пространстве энергию и информацию [1], [2]. Поэтому у нас есть основание считать фотон элементарным носителем информации и энергии.

Заключение

А теперь попытаемся найти ответ на главный вопрос: есть ли место уравнениям Максвелла в изложенной нами теоретической и экспериментальной информации о фотоне и электромагнитном излучении? Нет, конечно, нет здесь того электромагнитного поля, которое описывают с помощью уравнений Максвелла, поэтому у нас нет никаких оснований называть это поле электромагнитным. Это поле движущихся фотонов и мы теперь обязаны назвать его фотонным полем. Оно несет энергию и информацию, но не мистическое электромагнитное поле, ошибочно придуманное физиками.

Тем не менее, не исключено, что уравнения Максвелла окажутся полезными при анализе электромагнитной модели самого фотона.

Уважаемые искатели истины!На этом я останавливаю свою третью лекцию. Понимаю, что

у Вас возникло много вопросов. Ответы на многие из них Вы найдете в шестом издании книги «Начала физхимии микромира» [2], которая готовится к печати. Главная особенность этой книги – она

83

вся написана в рамках Аксиомы Единства. Произошло это потому, что автор этой книги первый заметил моё существование и значимость. Мне известно, что среди Вас немало тех, кто следовал моим заветам неосознанно и получал результаты, не противоречащие реальной действительности. Думаю, что мы услышим еще Ваши лекции в этом великолепном актовом зале.

Я буду следить за процессом освоения Вами изложенных знаний и, если он будет успешным, то сама объявлю Вам тему следующей лекции. Всего Вам доброго и главное – творческих успехов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Пятое издание. Краснодар 2004. 400 с.2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Шестое издание. 500 с. Подготовлено к печати. 3. Грот С. Р., Сатторп Л.Г. Электродинамика. М. «Наука». 1982. 560с.4. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М. «Наука». 1989. 543 с. 5. Эдельман В.С. Вблизи абсолютного нуля. М. «Наука» 1983. 174 с.6. Аллан Холден. Что такое ФТТ. М. «Мир».1979. 7. Вихман Э. Квантовая физика. М.: «Наука» 1977. 415 с. 8. Спроул Р. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и ядер. М. «Наука» 1974. 591с.9. Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 90. Теоретическая механика. Терминология. М. "Наука". 1977. 45с.10. Сборник терминов по Классической механике. На пяти языках. Варшава, 1965. 192с.11. Канарёв Ф.М., Артёмов И.И., Зеленский С.А. Конспект лекций по теоретической механике. Краснодар, 2001. 265 с.12. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц СИ. Издательство стандартов. М. 1977.13. Walter Kranzer. So Interesant Physic. Berlin. 1990. 364 с.14. Панченко А.И. Логико-гносиологические проблемы квантовой физики. М.: «Наука». 1981.15. Фон Нейман. Математические основы квантовой механики. М.: «Наука». 1964

84

ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦИЯ

Эволюция теорий атома

1. Введение

85

Уважаемые искатели научной истины, Вы уже вооружены знаниями условий реализации Аксиомы Единства. Она помогла нам найти уравнения для расчета спектров атомов и ионов, из которых следует отсутствие орбитального движения электрона в атоме. Теперь мы должны понять суть ошибочности постулатов и теорий атома, доказывавших орбитальное движение электрона. Наиболее последовательно эти постулаты и теории кратко изложены в книге [1].

Первое представление о структуре атома было теоретически обосновано Нильсом Бором в 1913 г. Главным его вкладом в теорию атома является гипотеза о квантовании орбитального момента импульса электрона атома водорода [1]

, (114)

где - масса электрона; - орбитальная скорость электрона; - радиус орбиты; - постоянная Планка; - номер орбиты, главное квантовое число.

Из условия квантования (114), как мы уже показали, легко выводится формула (25) для расчета спектра атома водорода [1]. Считается, что правило квантования орбитального момента импульса, предложенное Нильсом Бором, оставалось гипотезой до тех пор, пока Луи Де Бройль2 не высказал предположение о том, что длина волны электрона связана с его импульсом соотношением

и что в орбите электрона должно укладываться целое число волн электрона . Из этого сразу последовал постулат Бора о квантовании орбитального момента импульса электрона [1]

(115)

и появилась странность. Как понимать тот факт ( ), что длина окружности первой орбиты ( ) равна одной длине волны

электрона? Отсутствие ответа на этот вопрос не смутило Арнольда Зоммерфельда и он предложил в 1915 г. теорию о движении

2 Нобелевская премия вручена Луи Де Бройлю в 1929 за открытие волновой природы электрона.

86

электронов по эллиптическим орбитам. При этом он допустил, что энергия электрона на каждой из таких орбит не меняется. Меняется только орбитальный момент импульса . Конечно, это странное допущение и, тем не менее, оно было принято, и процесс развития теории атома в орбитальном направлении продолжился [1].

Зоммерфельд ввел новое правило квантования орбитального момента импульса. Вместо зависимости (116) он предложил зависимость [1]

, (116)

где - второе квантовое число. В результате появилась необъяснимая закономерность

изменения обоих квантовых чисел и . Так при , . Когда , второе квантовое число принимает значения 0 или 1. Если , то принимает значения 0, 1 или 2 и т. д. При расчете спектров было установлено, что для основного состояния электрона. Однако с точки зрения классической механики электрон в этом случае должен двигаться по прямой линии, проходящей через ядро [1]. Так множились противоречия теории орбитального движения электрона в атоме и неясно было, как эти противоречия устранять. Почему орбитальный момент импульса электрона должен равняться нулю, когда он находится на первой орбите? Этот вопрос висит в воздухе до сих пор. Физики и химики привыкли к такому положению и уже не замечают этого вопроса. Не получив ответа на него, исследователи пошли дальше. Они присвоили названия состояниям электрона в момент, когда он имеет различные орбитальные моменты импульса (табл. 15) [1].

Таблица 15.

87

Последующие исследования показали, что в действительности орбитальный момент импульса изменяется по зависимости [1]

. (117)

Углубление теории орбитального движения Зоммерфельдом не позволило рассчитывать спектры атомов сложнее водородоподобных (атомов и ионов с одним электроном) атомов. Это означало отсутствие понимания процесса взаимодействия электрона с ядром атома. Но на это не обращали внимание и двигались дальше в ложном направлении [1].

Так как заряд электрона отрицательный, то было принято соглашение считать, что векторы орбитального момента импульса и магнитного момента электрона направлены противоположно. Странное соглашение. Векторные свойства физическим величинам задаёт Природа, а знак электрону приписан человеком. Разве этого достаточно, чтобы считать векторы и противоположно направленными? [1].

Следующее соглашение оказалось ещё абсурднее. Известно, что спин – величина векторная. Он характеризует вращение частицы, в данном случае - вращение электрона относительно своей оси симметрии. Чтобы объяснить расщепление спектральных линий при наличии магнитного поля, было принято соглашение считать, что его проекция на выбранное направление может иметь лишь два значения [1]

, (118)

где . На этом странности теории атома не закончились. Было введено понятие «полный момент импульса», равный . Здесь - квантовое число полного момента импульса, а величина изменятся так и [1].

Странно, но вопрос о закономерности изменения энергии связи электрона с ядром атома при орбитальных переходах электрона так никто и не поставил. А ведь это главный вопрос при анализе всех химических реакций. Почему он не был поставлен? Это -

88

загадка и историки науки, несомненно, будут разгадывать её. Не был поставлен и второй фундаментальный вопрос: каким образом электроны двух атомов, летающие по орбитам вокруг их ядер, соединяют атомы в молекулы? Вместо того, чтобы поставить эти вопросы и искать на них ответы, исследователи пошли дальше в тупиковом направлении. Обилие квантовых чисел затуманило орбитальное движение электрона в атоме. Плотность этого тумана увеличило уравнение Шредингера, за которое он вместе с Дираком получил Нобелевскую премию в 1933 [4]. В трехмерном пространстве уравнение Шредингера имеет вид [5]

(119)

Решением этого уравнения является функция

)()( tx , (120)

в которой координата x независима от времени t . В этом случае результат решения (120) однозначно противоречит Аксиоме Единства пространства - материи - времени и поэтому оказывается далеким от реальной действительности. Несмотря на это, считается, что уравнение Шредингера играет в механике микромира такую же роль, как и уравнения Ньютона в механике макромира, которые, заметим, работают в рамках Аксиомы Единства [2], [3],[6], [7].

Из уравнения Шредингера (119) следовала невозможность определения положения электрона в атоме. Можно было оценить лишь плотность вероятности пребывания его в атоме. Чтобы спасти идею орбитального движения электрона, плотность этой вероятности назвали орбиталью и стали представлять её в виде электронного облака определенной формы (рис. 13) [7].

89

а) S – орбиталь; b) P - орбиталь с) d - орбитали

Рис. 13. Формы электронных облаков

Как видно (рис. 13), формы орбиталей весьма далеки от форм круговых и эллиптических орбит, но это не смущает физиков и химиков. Они продолжают считать, что электроны в атомах движутся по орбитам [7].

Завершил тупиковый путь Паули, сформулировавший принцип, согласно которому в атоме не может быть электронов, имеющих все одинаковые квантовые числа. За это ему была присуждена Нобелевская премия в 1945 г с такой формулировкой: «За открытие принципа, названного его именем (Принцип Паули)» [4].

Такой путь развития теории атома не дал самую необходимую информацию - закономерность изменения энергий связи электронов с ядрами. В результате химики до сих пор не знают энергии связи электрона атома водорода с протоном, не говоря уже о других атомах и электронах. Но самое удивительное в том, что они не желают даже знать о том, что это нужно знать. И совсем не интересуются информацией о том, что эта задача уже решена [2], [3].

2. Структуры атомов первых химических элементов

2.1. Структура атома и молекул водорода

90

Теперь приведем модели атомов первых химических элементов, следующие из описанных теорий атома и из новой теории. Атом водорода первый и самый простой из них. Роль ядра выполняет протон и с ним взаимодействует электрон. Уравнение Э. Шредингера предсказывает наибольшую вероятность пребывания электрона на поверхности сферы с радиусом (рис. 14). Один электрон атома водорода образует электронное облако – орбиталь в форме сферы. Такой орбитали присвоено название S орбиталь (рис. 13, 14) [8].

Рис. 14. Схема атома водорода, следующая из теорий атома ХХ века

Этой информации явно недостаточно для анализа процесса взаимодействия электрона с протоном. Поскольку электрон может находиться на разных орбитах, то необходимо знать радиусы этих орбит. Далее необходимо знать энергии связи электрона с протоном, соответствующие разным орбитам. Эти энергии обязательно должны содержатся в спектре атома водорода и, как мы уже показали, они действительно имеются там, но орбитальное движение электрона не позволило многочисленным исследователям найти эти энергии и закон их изменения. Поэтому первая и самая главная задача выявления структуры атома водорода должна быть посвящена поиску математической модели закона изменения энергии связи электрона с протоном [2], [3].

Известно, что энергия ионизации атома водорода равна . Поскольку эта энергия, сообщенная атому,

разрывает связь между протоном и электроном, то вполне естественно, что она соответствует энергии связи электрона с протоном в момент пребывания его на первой ( ) орбите.

91

Далее, поглощая фотон с энергией , электрон переходит на вторую орбиту и энергия его связи

с протоном, уменьшаясь, оказывается равной . Если электрон, находясь на

первой орбите ( ), поглощает фотон с энергией , то он переходит на третью орбиту ( ) и энергия его связи с протоном, уменьшаясь, становится равной

. После поглощения фотона с энергией и перехода с первой на четвертую ( ) орбиту, энергия связи электрона с протоном уменьшается и становится равной . Из этого следует, что энергия связи электрона с протоном изменяется по зависимости (32) [2], [3].

Это и есть математическая модель закона изменения энергии связи электрона с протоном атома водорода. Она явно следует из спектра атома водорода, но её проигнорировали, и мы не знаем почему. Быть может, смущал факт отсутствия спектральной линии, соответствующей энергии ионизации атома водорода . Теперь причина отсутствия этой спектральной линии установлена. Суть её заключается в следующем. Для последующего описания поведения электронов в атомах мы вводим понятие энергетический уровень электрона в атоме вместо существующих понятий орбита и орбиталь. Электрон атома водорода вступает в связь с протоном на расстоянии, соответствующем 105-му энергетическому уровню [2], [3]. Далее он не может перескочить все уровни и сразу оказаться на первом ( ) энергетическом уровне, излучив при этом фотон с энергий . Он приближается к протону ступенчато, иногда перескакивая через несколько ступеней. В результате суммарная энергия всех излученных фотонов оказывается равной энергии ионизации атома водорода , а спектральная линия, соответствующая энергии ионизации

, отсутствует.

92

Далее, мы приводим математическую модель закона формирования спектров атома водорода, соответствующую стационарным энергетическим уровням электрона [2], [3].

, (121)

где - частота фотона, поглощаемого или излучаемого электроном при переходе с одного на другой энергетический уровень;

- частота фотона, энергия которого соответствует энергии ионизации атома водорода; - частота фотона, энергия которого соответствует энергии связи электрона с ядром в момент пребывания электрона на первом ( ) энергетическом уровне. Для атома водорода , поэтому .

Как видно, в этой модели (121) нет энергии и частоты, соответствующей орбитальному движению электрона в атоме. Это значит, что он не совершает такого движения. Закон Кулона позволяет определить расстояние между протоном и электроном в момент пребывания его на первом энергетическом уровне. Поскольку энергия связи протона с электроном в этом случае равна то при имеем

(122)

93

Подставляя в формулы (32), (33) и , получим не только теоретические значения (теор)

спектра атома водорода, полностью совпадающие с экспериментальными значениями (эксп), но и энергии связи электрона с протоном (табл. 16). Результаты расчета iR для = 2,3,4 ... приведены в табл. 16 [10], [11].

Таблица 16. Спектр атома водорода, энергии связи между протоном и электроном, и расстояния iR между ними

Знач. n 2 3 4 5 6(эксп) eV 10,20 12,09 12,75 13,05 13,22

(теор) eV 10,198 12,087 12,748 13,054 13,22

(теор) eV 3,40 1,51 0,85 0,54 0,38

(теор) 4,23 9,54 16,94 26,67 37,89

Мы уже показали, что из закона спектроскопии (33), открытого нами, следует, что энергии поглощаемых и излучаемых фотонов при переходе электрона между энергетическими уровнями и

рассчитываются по формуле (42) [2], [3] Таким образом, математическая модель (121) формирования спектра атома водорода не имеет составляющей, соответствующей орбитальному движению электрона. Это значит, что электрон не имеет орбитального движения в атоме. Сразу возникает вопрос: каким же образом электрон атома водорода взаимодействует с протоном? Какие силы сближают эти частицы и какие ограничивают это сближение? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо проанализировать уже имеющуюся научную информацию о моделях электрона и протона [2], [3].

Известно, что масса покоя электрона равна

кг. Его заряд отрицателен и равен Детальный анализ структуры электрона показал, что он имеет форму полого тора (рис. 15). Его структура оказывается устойчивой благодаря наличию двух вращений. Первое - относительно оси, проходящей через геометрический центр тора перпендикулярно

94

плоскости вращения, и второе - вихревое вращение относительно кольцевой оси, проходящей через центр окружности сечения тора [2], [3].

Рис. 15. Схема модели электрона

Несколько методов расчета радиуса тора, включающих различные его энергетические и электромагнитные свойства, дают один и тот же результат, совпадающий с экспериментальным значением комптоновской длины волны электрона, а именно

[2], [3]. Магнитный момент электрона равен магнетону Бора.

(123)

Если на схеме модели электрона показать часть линий, имитирующих направление магнитных и электрических полей, то она окажется такой как показано на рис. 16.

95

Рис. 16. Схема электромагнитной модели электрона

На рис. 16 показана лишь часть магнитных силовых линий и линий, характеризующих электрическое поле электрона. Если показать всю совокупность этих линий, то модель электрона примет форму, близкую к форме яблока. Поскольку силовые линии электрического поля перпендикулярны силовым линиям магнитного поля, то электрическое поле в такой модели станет почти сферическим, а магнитное поле по форме будет близко к магнитному полю стержневого магнита.

Напряженность магнитного поля вблизи геометрического центра электрона оказывается равной

(124)

Это очень большая напряженность. Она убывает при удалении от геометрического центра вдоль оси вращения электрона пропорционально кубу расстояния. Но самая главная новая информация об электроне касается его спина. Он равен постоянной Планка .

О протоне информации меньше. Известно, что это очень маленькая частица с положительным зарядом, равным отрицательному заряду электрона

, массой покоя

и магнитным моментом

96

. Если предположить, что он,

как и электрон, имеет форму кольца, то радиус этого кольца оказывается таким [2], [3]

(125)

где: - масса протона; - фотонная энергия протона [2], [3].

Таким образом, радиус протона на три порядка меньше радиуса электрона. Спины протона и электрона равны постоянной Планка. Векторы этих спинов направлены вдоль осей их вращения. Направления спинов и протона, и электрона совпадают с направлениями векторов их магнитных моментов [2], [3]. Это следует из формулы, связывающей постоянную Планка и магнитный момент электрона . Представим ее в таком виде [2], [3]

(126)

В современной физике векторы и считаются противоположно направленными. Обосновывается это тем, что заряд электрона в формуле (126) отрицателен. Странное обоснование. Мы уже отметили, что векторные свойства величинам

и задает Природа. Отрицательный знак заряду электрона задали сами физики. Но ведь это - условное соглашение, но не закон Природы! В формуле (126) заряд электрона - скалярная величина, и у нас нет оснований записывать ее в виде [2], [3]

(127)

97

Оставим логику современных физиков в покое и возьмем формулу (126), из которой следует, что векторы и направлены в одну сторону. Напряженность магнитного поля вблизи геометрического центра модели протона оказывается значительно больше аналогичной напряженности магнитного поля электрона. Используя магнитный момент протона и его

фотонную энергию , получим напряженность

магнитного поля вблизи центра симметрии протона [2], [3]

(128)

Это - колоссальная напряженность магнитного поля вблизи центра симметрии протона. За пределами этого центра она убывает пропорционально кубу расстояния от его геометрического центра [2], [3]. Мы уже предположили, что эта напряженность магнитного поля генерирует силы, эквивалентные ядерным силам, соединяющим протоны с нейтронами [2], [3].

Из этого следует, что электрон с протоном сближают их разноименные электрические поля, а ограничивают это сближение одноименные магнитные полюса. Тогда модель атома водорода будет такой, как она показана на рис. 17. Таким образом, из результатов наших исследований следует, что ядро атома на три порядка меньше размера электрона. Оно располагается на его оси, на расстоянии от геометрического центра электрона, которое можно вычислить, основываясь на законе Кулона. Если размер протона принять равным одному миллиметру, то размер электрона будет около метра, а расстояние между ядром атома водорода (протоном) и электроном окажется равным ста метрам (рис. 17, b).

98

Рис. 17. Схема модели атома водорода

На рис. 4 показаны энергетические переходы электрона атома водорода, следующие из закона (32) формирования его энергий связи с протоном и из закона (33) формирования спектра атома водорода. Сравнивая модель атома водорода, следующую из совокупности старых теорий атома, представленную на рис. 14, со схемами атома водорода, представленными на рис. 4 и 17, и следующими из новой теории атома, видим их разительное различие по архитектонике и по информативности. Новая модель атома водорода (рис. 17) содержит почти всю информацию, необходимую химикам для анализа процессов формирования молекул водорода. Сейчас считается, что молекулы образуются в результате перекрытия электронных облаков атомов (рис. 18) [6]. Фактически это означает, что электроны атомов соединяют их в молекулы. Это - следствия огромного опыта химиков, который подсказывал им, что электроны атомов, взаимодействуя, соединяют их в молекулы. Однако идея орбитального движения электрона препятствовала детальному анализу этого процесса. Чтобы спасти эту идею, они ввели понятие «орбиталь». Теперь этого препятствия нет и у нас появилась возможность для детального анализа этого процесса. Чтобы реализовать эту возможность, необходимо найти ответы, прежде всего, на следующие вопросы.

Первый - какие силы сближают электроны, имеющие одинаковые заряды? Второй - как меняется энергия связи между электронными облаками при изменении расстояния между ними?

99

Странно, но химики почти 100 лет боятся ставить эти вопросы, смирившись с абсурдной информацией о формировании молекул.

Рис. 18. Схема формирования связи между электронными облаками атомов водорода [6]

Вот ответ на первый вопрос, следующий из новой теории атома. При формировании молекулы водорода электроны двух его атомов сближают их разноименные магнитные полюса, а ограничивают сближение одноименные электрические поля. В результате образуется молекула водорода (рис. 19, а) и у нас формируется обязанность назвать связь между электронами электронной связью.

Рис. 19. Схемы молекулы водорода

Молекула водорода может формироваться и путем сближения протонов его атомов (рис. 19). В этом случае протоны сближают их разноименные магнитные полюса, а ограничивают сближение одноименные электростатические поля протонов. Такую

100

связь мы обязаны назвать протонной связью. Кроме этого, как мы уже показали (рис. 4, 17), существует ещё электронно-протонная связь. Рассмотрим энергетику процесса формирования электронной связи в молекуле водорода (рис. 19, а). Известно, что энергия синтеза одного моля молекул водорода равна 436 кДж, а одной молекулы – 4,53eV. Энергию эту выделяют электроны атомов в виде фотонов. Каждый электрон излучает фотон с энергией 4,53/2=2,26eV [2], [3].

Так как фотоны излучают электроны, то при формировании молекулы водорода каждый электрон должен излучить один фотон с энергией 2,26eV. Возникает вопрос: на каких энергетических уровнях должны находиться электроны в атомах водорода перед тем, как они начнут объединяться в молекулы?

На рис. 20 представлена осциллограмма двух спектральных линий атома водорода. Первая светлая линия (слева) соответствует переходу электрона на второй энергетический уровень с энергией связи 3,4eV, а вторая (справа) – на третий с энергией связи 1,51eV [2], [3].

Рис. 20. Спектральные линии атома водорода

Молекулярный спектр водорода представлен в виде сплошной светлой зоны (слева) (рис. 20). Фотоны, сформировавшие эту зону, излучены электронами атомов водорода при формировании его молекулы. Светлая зона свидетельствует о том, что электроны в составе молекулы не занимают дискретные энергетические уровни, как они это делают, когда находятся в составе атомов. В молекулах их энергии связи с протонами и друг с другом изменяются так, что их величины оказываются равными межуровневым величинам энергий связи, соответствующих атомарному состоянию.

Когда электрон находится на третьем энергетическом уровне в атоме водорода, то его энергия связи с протоном равна 1,51eV, а когда на втором, то – 3,4eV. Чтобы излучить фотоны с энергиями 2,26eV при формировании молекулы и оказаться между вторым (с

101

энергией связи 3,4eV) и третьим (с энергией связи 1,51eV) энергетическими уровнями, электрон должен перейти с 4-го на 2-й (примерно) энергетический уровень. В этом случае он излучит фотон с энергией (табл. 14) [2], [3].

. (129)

Фактически он излучает фотон с меньшей энергией 2,26eV и оказывается не на втором энергетическом уровне, а между вторым и третьим энергетическими уровнями, соответствующими атомарному состоянию (рис. 20). В соответствии с табл. 1. энергия связи между валентными электронами в молекуле водорода изменяется в интервале 1,51…3,40 eV.

Конечно, если бы все электроны атомов водорода при формировании молекул излучали фотоны с одной и той же энергией (22,6eV), то в молекулярном спектре (рис. 20) появилась бы одна спектральная линия между атомарными линиями, соответствующими второму и третьему энергетическим уровням. Отсутствие этой линии и наличие светлой зоны (слева) указывает на то, что электроны атомов водорода при формировании его молекул излучают фотоны с разными энергиями так, что их средняя величина оказывается равной 2,26eV. Это, видимо, естественно, так как процесс этот идет не при одной какой-то температуре, а в интервале температур. В результате энергии связи между протонами и электронами в молекуле водорода оказываются такими как показаны на рис. 21 [2], [3].

Рис. 21. Схема молекулы водорода с энергиями связи

Мы не будем углубляться в анализ энергетического баланса процессов синтеза молекул водорода, кислорода, озона, воды и др.

102

Желающие могут познакомиться с деталями этого анализа в книгах [2], [3].

Чтобы начать анализ процесса формирования ядра и атома гелия, необходимо иметь информацию о нейтроне. Известно, что масса покоя нейтрона , а его магнитный

момент оценивается величиной . Нейтрон не имеет заряда. Поскольку масса нейтрона незначительно отличается от массы протона, то можно полагать, что они имеют близкие геометрические размеры. Можно полагать также, что радиус нейтрона примерно такой же, как и у протона.

Отсутствие орбитального движения электрона формирует условия, при которых каждый электрон должен взаимодействовать с одним протоном ядра атома. Из этого следует, что протоны должны располагаться на поверхности ядра. Тогда для ослабления сил отталкивания, действующих между протонами, они должны соединяться с нейтронами так, чтобы между протонами обязательно были нейтроны. Дальше мы увидим, что описанное условие выполняется, если нейтрон имеет шесть магнитных полюсов. Основываясь на этом постулате, приступим к анализу структур атомов следующих химических элементов [2], [3].

2.2. Структура атома гелия

Гелий – второй химический элемент. В его ядре два нейтрона и два протона, а в атоме – два электрона (мы не рассматриваем изотопы). Если в атоме гелия один электрон, то он считается водородоподобным и формула (25) Бора позволяет рассчитать его спектр. Спектр первого электрона с меньшей энергией ионизации формула Бора уже не позволяет рассчитать. В этом случае используются приближенные методы расчета, основанные на уравнениях Шредингера и Максвелла [11]. В результате формируется недостаток информации для выявления структуры атома этого химического элемента. Уравнение Шредингера и принцип Паули позволяют представить атом гелия в таком виде (рис. 22) [6].

Схема атома гелия (рис. 22) отличается от схемы атома водорода (рис. 14) большим диаметром S орбитали и тем, что на ней находятся два электрона. Никакой информации об энергиях связи этих электронов с ядром атома нет. А ведь такая информация крайне необходима химикам.

103

Рис. 22. Схема атома гелия

А теперь посмотрим, как выглядит атом гелия, следующий из нашей теории. Для этого, прежде всего, рассчитаем спектр его первого электрона, имеющего меньшую энергию ионизации. Подставляя в формулы (32) (33) и , получим (табл. 3).

Рис. 23. Схемы: а) ядра и b) атома гелия, не имеющего магнитного момента

Обратим внимание на то, что энергии связи электрона атома водорода с протоном (табл. 1) и первого электрона атома гелия с ядром (табл. 3) имеют близкие значения. Это указывает на то, что

104

первый электрон атома гелия взаимодействует с одним протоном ядра. Из этого следует, что когда оба электрона находятся в атоме гелия, то каждый из них взаимодействует с одним протоном ядра. Когда же один электрон удаляется из атома, то оставшийся электрон начинает взаимодействовать с двумя протонами ядра и его энергия ионизации оказывается в 4 раза больше, чем у электрона атома водорода [2], [3]. На рис. 23 показаны модели ядра и атома гелия, следующие из новой теории атомов.

Отметим, что отсутствие орбитального движения электрона в атоме и взаимодействие каждого электрона атома со своим протоном требует его пребывания на поверхности ядра. Протон имеет простое магнитное поле подобное магнитному полю стержневого магнита. Магнитное поле нейтрона сложнее, оно имеет шесть магнитных полюсов [2], [3].

2.3. Структура атома лития

Математическая модель (25) Нильса Бора позволяет рассчитать спектр только водородоподобного атома лития. Спектры двух других электронов эта модель уже не рассчитывает. В результате в совокупности с уравнением Шредингера и принципом Паули модель атома лития оказывается такой (рис. 24) [6].

Рис. 24. Схема атома лития, следующая из старой теории атома

105

В соответствии с принципом Паули на первой S орбитали (светлая зона внутри) могут находиться только два электрона. Тогда третий электрон располагается на второй S орбитали (более тёмная зона). Никакой информации об энергиях связи электронов с ядром нет.

Наша теория атома позволяет рассчитать спектры всех электронов. Для нас важны спектры первого и второго электронов, так как спектр третьего электрона рассчитывает и формула Бора (25). Причем, наибольшую ценность имеют энергии связи электронов с ядром атома (табл. 17).

Таблица 17. Энергии связи электрона атома водорода и первого, второго и третьего электронов атома лития с ядром

n 1 2 3 4 5 6 7 8 913,6 3,40 1,51 0,85 0,54 0,38 0,28 0,21 0,17

1 14,06 3,51 1,56 0,88 0,56 0,39 0,29 0,22 0,172 54,16 13,54 6,02 3,38 2,17 1,50 1,10 0,85 0,673 122,5 30,6 13,6 7,65 4,90 3,40 2,50 1,91 1,51

n 10 11 12 13 14 15 16 17 180,14 0,11 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,04

1 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,06 0,05 0,05 0,042 0,54 0,45 0,38 0,32 0,28 0,24 0,21 0,19 0,173 1,23 1,01 0,85 0,72 0,63 0,54 0,48 0,42 0,38

Анализируя таблицу 17, видим близость энергий связи электрона атома водорода и первого электрона атома лития на первом, втором и третьем энергетических уровнях и почти полное совпадение на всех остальных. Это – одно из доказательств того, что первый электрон атома лития взаимодействует с одним протоном ядра.

Нетрудно видеть, что если в атоме лития останется один (третий) электрон, то он начнет взаимодействовать сразу с тремя протонами и его энергия связи с ядром, соответствующая первому (

) энергетическому уровню, определится по формуле [2], [3].

106

, (130)

что совпадает со значениями этой энергии в табл. 17 и подтверждает нашу гипотезу о том, что если в атоме остаётся один электрон, то он взаимодействует одновременно со всеми протонами ядра. Рассчитаем энергию связи третьего электрона ( ) атома лития с ядром в момент пребывания его на 5 энергетическом уровне

(131)

Как видно, это значение согласуется с аналогичной энергией связи третьего электрона атома лития с ядром в момент пребывания его на пятом энергетическом уровне (табл. 17). Поскольку атом лития с одним электроном – это водородоподобный атом, то для убедительности рассчитаем энергию связи второго электрона ( ) этого атома с ядром в момент его пребывания на седьмом энергетическом уровне [2], [3].

. (132)

Этот результат также согласуется с энергией связи второго электрона атома лития в момент пребывания его на седьмом энергетическом уровне (табл. 17). Если бы нам удалось измерить энергии связи с ядром двух остальных электронов атома лития, не удаляя из него первый электрон, то оказалось бы, что все три электрона имеют одинаковые энергии связи с ядром. Однако, постановка такого эксперимента вряд ли возможна на данном этапе научных исследований. Но гипотетическое объяснение этого явления мы уже привели [2], [3]. Совпадение результатов расчетов по формуле (132) с экспериментальными результатами, представленными в табл. 17, доказывает жизнеспособность такого объяснения.

Нетрудно представить, что различные значения энергий связи разных электронов атома лития (табл. 17), соответствующие первому энергетическому уровню ( ), получаются потому, что после удаления из атома первого электрона, освободившийся протон

107

начинает взаимодействовать со вторым электроном, увеличивая его энергию связи до величины близкой к энергии связи второго электрона атома гелия ( ) .

После удаления из атома и второго электрона, в ядре оказывается два свободных протона, которые немедленно начинают взаимодействовать с оставшимся третьим электроном, увеличивая его энергию связи с ядром в раз.

Если мы начнем последовательно возвращать все электроны в атом, то количество протонов, взаимодействовавших ранее с одним электроном, начнет уменьшаться. Уменьшится и энергия связи этого электрона до величины примерно равной энергии связи с ядром электрона атома водорода.

Из изложенного следует следующая модель атома лития (рис. 25) [2], [3] Связь устанавливается путем взаимодействия разноименных электрических полей протонов и электронов, которые сближают их, и одноименных магнитных полюсов, которые ограничивают это сближение. Получается так, что каждый электрон взаимодействует только с одним протоном ядра атома (рис. 25).

2

N 1

3

Рис. 25. Схема моделей ядра и атома лития: N - ядро атома; 1,2,3 - номера электронов

108

Анализ схемы на рис. 25 показывает, что симметрично расположенные электроны будут иметь одинаковые энергии связи с ядром. На электрон, расположенный справа от ядра, будут действовать электростатические силы отталкивания двух других электронов, поэтому он будет расположен дальше от ядра и его энергия ионизации будет наименьшей. Этому электрону мы присваиваем первый номер и обратим внимание на то, что энергия ионизации его ( ) меньше соответствующей энергии ионизации атома водорода ( ). Схема атома лития (рис. 25) позволяет понять причину такого различия. Как видно, два симметрично расположенных осевых электрона (2 и 3) своими электростатическими полями удаляют первый электрон от ядра, уменьшая энергию его ионизации [2], [3].

2.4. Структура атома бериллия

Напомним, что формула (25) Бора, как и уравнение Шредингера позволяют рассчитать спектр водородоподобного атома бериллия, то есть атома с одним электроном. В совокупности с принципом Паули модель атома бериллия будет такой, как показана на рис. 26 [6].

Рис. 26. Схема атома бериллия, следующая из старой теории атома

В соответствии с принципом Паули на обоих S – орбиталях может быть только по два электрона с разными направлениями спинов. Энергии связи их с ядрами неизвестны.

109

Новая теория атомов даёт следующую модель атома бериллия (рис. 5) [2], [3]. Бериллий - четвертый элемент в таблице химических элементов. Результаты ядерной экспериментальной спектроскопии показывают, что 100% природных атомов бериллия имеют ядра с четырьмя протонами и пятью нейтронами (рис. 5). Мы не рассматриваем структуру короткоживущих искусственных изотопов этого элемента. То, что все ядра атомов бериллия имеют 4 протона и 5 нейтронов можно считать удивительным фактом, который помогает нам разобраться с большим количеством неясностей, связанных со структурой самого ядра бериллия, со структурой его атома, со спектрами электронов этого атома [2], [3]. Итак, присутствие в ядре атома бериллия одного лишнего нейтрона сразу проясняет его структуру. Она плоская и предельно симметричная. Из этой структуры следует, что у центрального нейтрона четыре магнитных полюса, в одной плоскости. Как видно, пятый нейтрон необходим для соединения между собой остальных четырех нейтронов так, чтобы с каждым из них мог соединиться протон. Протоны и нейтроны соединяют магнитные силы, которые названы физиками ядерными силами [2], [3]. Поскольку из экспериментальной спектроскопии следует отсутствие орбитального движения электронов, то все четыре электрона этого атома, взаимодействуя каждый со своим протоном, формируют его симметричную структуру (рис. 5).

Так как все четыре протона ядра расположены на его поверхности, и каждый из них имеет по одному свободному магнитному полюсу, то с этими полюсами и взаимодействуют магнитные полюса электронов одноименной полярности, ограничивая, таким образом, сближение электронов с протонами. Уравнения (32) и (33) позволяют рассчитать спектры всех электронов этого атома. Но для нас важнее знать изменение их энергий связи с ядром. Если электроны удалять из атома по одному, то они будут такими (табл. 18) [2], [3]. Когда же электроны все в атоме, то они имеют примерно одинаковые энергии связи с ядром (табл. 19) [2], [3].

110

Таблица 18. Энергии связи электрона атома водорода и 1-го, 2-го, 3-го и 4-го электронов атома бериллия с ядром

n 1 2 3 4 5 6 7 8 913,6 3,40 1,51 0,8

50,54

0,38

0,28

0,21

0,17

1 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

2 56,26 14,06

6,25 3,52

2,25

1,56

1,15

0,88

0,69

3 120,89

30,22

13,43

7,56

4,83

3,36

2,47

1,89

1,49

4 217,71

54,43

24,19

13,6

8,71

6,05

4,44

3,40

2,69

n 10 11 12 13 14 15 16 17 180,14 0,11 0,09 0,0

80,07

0,06

0,05

0,05

0,04

1 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

2 0,56 0,46 0,39 0,33

0,29

0,25

0,22

0,19

0,17

3 1,21 1,00 0,84 0,72

0,62

0,54

0,47

0,42

0,37

4 2,18 1,80 1,51 1,29

1,11

0,97

0,85

0,75

0,67

Таблица 19. Энергии связи электрона атома водорода и электронов (1, 2, 3, 4) атома бериллия с ядром в момент,

когда все они находятся в атомеn 1 2 3 4 5 6 7 8 9

13,6 3,40 1,51 0,85

0,54

0,38

0,28

0,21

0,17

1 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

2 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

3 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

111

4 16,17 4,04 1,80 1,01

0,65

0,45

0,33

0,25

0,20

n 10 11 12 13 14 15 16 17 180,14 0,11 0,09 0,0

80,07

0,06

0,05

0,05

0,04

1 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

2 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

3 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

4 0,16 0,12 0,10 0,08

0,07

0,06

0,05

0,05

0,04

Данные табл. 19 показывают, что, начиная с 13 энергетического уровня, энергии связи всех электронов атома бериллия с ядром оказываются такими же, как и у электрона атома водорода. Это значит, что при удалении электронов от ядра атома их взаимное влияние друг на друга почти исчезает, и они начинают вести себя так же, как и электрон атома водорода [2], [3].

Как видно, при анализе моделей атомов лития и бериллия мы не увидели причин, распределяющих их электроны по орбиталям, уровням, подуровням, следующим из принципа Паули. Поэтому создаётся впечатление, что это - надуманный принцип, не имеющий никакого отношения к реальности [2], [3].

3. Дополнительная информация

Читателю, видимо, интересно увидеть структуру ядра атома, на котором мы остановили свой поиск. Это ядро атома меди (рис. 27) [2], [3].

112

Рис. 27. Структура ядра атома меди

Видимо, интересно знать и структуры молекул воды, следующие из новой теории атома. Некоторые из них показаны на рис. 28 и 29 [2], [3].

На рис. 28 приведена схема молекулы воды, в которой возможно формирование знаменитого угла этой молекулы, равного 105 . На рис. 29 – схема молекулы воды без этого угла, но с полной совокупностью возможностей объяснять все её свойства [2], [3].

Рис. 28. Структура молекулы воды с углом 105 между

113

атомами водорода

Рис. 29. Схема молекулы воды: 1,2,3,4,5,6,7,8 - номера электронов атома кислорода; - ядра атомов водорода

(протоны); и - номера электронов атомов водорода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Идея Клавдия Птолемея о движении Солнца вокруг Земли просуществовала около двух тысяч лет. Идея Нильса Бора об орбитальном движении электронов в атомах прожила менее ста лет. Но ущерба она нанесла значительно больше идеи Птолемея.

Теперь можно уверенно утверждать, что идея орбитального движения электронов в атомах уходит в раздел истории науки и на её место приходит идея линейного взаимодействия электронов с ядрами атомов. Она точнее отражает реальность и несет неизмеримо больше информации для более глубокого понимания микромира [3].

ЛИТЕРАТУРА

1. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: «Мир». 1975.2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Пятое издание. Краснодар 2004. 400 с.3. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Шестое издание. 500 с. Подготовлено к печати. 4. Храмов Ю.А. Физики. М. «Наука». 1983. 395с.

114

5. Спроул Р. Современная физика. Квантовая физика атомов твердого тела и ядер. М. «Наука» 1974. 591с.6. Березин Ф.А., Шубин М.А. Уравнение Шредингера. М.: Изд-во МГУ, 1983.7. А.Т. Пилипенко, В.Я. Починок и др. Справочник по элементарной химии. Киев. "Наукова Думка" 1977, 538 с.8. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10-го класса. М. «Оникс 21 век», «Мир и образование». 2004. 350 с. 9. Никитин А.А. Рудзикас З.Б. Основы теории спектров атомов и ионов. М.: «Наука». 1983. 10. Зайдель А.Н. и др. Таблицы спектральных линий. М. «Наука».1977.11. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий. М.: «Наука». 1982.

ПЯТАЯ ЛЕКЦИЯ

Физический смысл тепла, температуры, реликтового излучения и фотоэффекта

Уважаемые искатели научной истины, на примере анализа физической сути понятий: тепло, температура и излучение, я попытаюсь показать справедливость мнения выдающегося физика – теоретика, академика Д.И. Блохинцева. В 1982 г. он писал: «Путь к пониманию закономерностей, господствующих в мире элементарных частиц, ещё не найден. Современный физик – теоретик принужден довольствоваться компромиссными концепциями, которые в лучшем случае обещают частный успех за счет общности и единства» [1].

1. Введение

Понятия тепло и температура относятся к числу фундаментальных научных понятий. Они широко используются в научных исследованиях, в инженерной практике и обыденной жизни.

115

Однако физический смысл этих понятий до сих пор остаётся таинственным. Происходит это потому, что элементарный носитель тепловой энергии – фотон (рис. 10) существует в рамках Аксиомы Единства. Теоретики пытаются анализировать его электромагнитную структуру и поведение с помощью теорий, которые работают за рамками этой аксиомы. В соответствии с теорией, работающей в рамках Аксиомы Единства, радиус вращения электромагнитной структуры фотона, изменяясь в диапазоне , остаётся равным длине волны , которую описывает его центр масс. Сейчас мы увидим, что изменение температуры среды – следствие изменения длины волны большинства фотонов в этой среде и станет ясно, что тепло и температуру формирует наибольшее количество фотонов (рис. 30) с определенной длиной волны [2], [3].

2. Физический смысл тепла и температуры

На рис. 30 представлена зависимость интенсивности излучения абсолютно черного тела от длины волны излучения при разных температурах. Известно, что зависимость изменения максимума излучения черного тела от температуры и длины волны описывается законом Вина. Этот закон позволяет определить длину волны излучения (фотона), соответствующую максимуму излучения при любой температуре в полости черного тела [6], [7], [8]

, (133)

где - постоянная Вина.

116

Рис. 30. Зависимость интенсивности излучения черного тела от длины волны [7]

При температуре в полости черного тела, равной

. (134)

Когда температура в полости черного тела понижается до 1500К, то длина волны фотонов, формирующих максимальную их плотность в полости черного тела, увеличивается

. (135)

Обратим внимание на то, что фотоны с длинами волн и принадлежат инфракрасной области спектра (табл. 11). Причем,

с увеличением температуры длина волны фотонов, формирующих её, уменьшается [4], [5]. На рис. 7 показана часть шкалы электромагнитных излучений с зависимостями плотности фотонов от длины волны, формируемой черным телом (рис. 7, а) и реликтовым излучением (рис. 7, b).

117

Считается, что средняя температура Вселенной . Закон смещения (133) Вина точно предсказывает длину волны максимума реликтового излучения, соответствующего этой температуре (рис. 7, b) [2], [3].

. (136)

Из этого следует, что температуру в зоне расположения любого термометра формирует максимальное количество фотонов определенной длины волны. Допустим, термометр показывает . Длина волны максимального количества (плотности в единице объёма пространства вблизи термометра) фотонов (рис. 10), формирующих эту температуру, будет равна

. (137)

Если термометр показывает , то максимальное количество фотонов (рис. 10) в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны

. (138)

При повышении температуры до максимальное количество фотонов в единице объёма в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны

. (139)

Когда термометр показывает , то максимальное количество фотонов в зоне термометра, формирующих эту температуру, имеет длину волны

118

. (140)

Длина волны фотонов, формирующих температуру , равна

. (141)

Таким образом, температуру среды в интервале формируют фотоны инфракрасного диапазона (табл.

11). С увеличением температуры длина волны фотонов, формирующих её, уменьшается. Если в среде будет максимальное количество световых фотонов с длиной волны , то они сформируют температуру

. (142)

Итак, температура, которую показывает термометр, формируется максимальной плотностью фотонов, длина волны которых определяется по формуле (133) Вина.

Чтобы составить представление о процессе формирования температуры фотонами, обратим внимание на осциллограмму спектра атома водорода (рис. 20) На ней две спектральные линии. Первая (слева) соответствует переходу электрона атома водорода с 3-го на 2-й энергетический уровень, а вторая (справа) – с 4-го на 3-й энергетический уровень. При переходе электрона атома водорода (табл. 14) с 4-го на 3-й энергетический уровень, излучается фотон с энергией

(143)

и длиной волны

. (144)

119

При переходе электрона с 3-го на 2-й энергетический уровень излучается фотон с энергией (табл. 14).

(145)

и длиной волны

.

(146)

Это уже световой фотон (табл. 11). Если бы фотоны с длиной волны формировали температуру, то она была бы равна

. (147)

Если максимальное количество фотонов в среде будет с длиной волны , то они сформируют температуру

. (148)

Таким образом, разность длин волн фотонов, рождаемых электроном атома водорода при переходе с 4-го на 3-й и с 3-го на 2-й энергетические уровни, равна

. (149)

Разность температур, формируемых этими фотонами, равна

. (150)

120

Из этого следует, что атомы водорода, да и атомы других химических элементов, не могут формировать плавное изменение температуры среды. Эту функцию могут выполнить только молекулы. Чтобы понять, как они это делают, обратим внимание на плавное изменение яркости зоны слева осциллограммы атома водорода (рис. 20). Плавное изменение яркости формируется плавно меняющимися длинами волн фотонов, излучаемых при синтезе молекул водорода.

Молекулы других химических элементов формируют густо расположенные спектральные линии, так называемые полосатые спектры. Это свидетельствует о дискретных энергетических переходах валентных электронов таких молекул. Поскольку густота молекулярных спектральных линий значительно больше густоты атомарных спектральных линий, то, излучая и поглощая фотоны, молекулы плавнее меняют температуру, чем атомы.

Таким образом, плавное изменение температуры среды обеспечивают молекулы, но не атомы химических элементов. Опишем ещё раз, как они это делают.

Известно, что энергия синтеза одного моля молекул водорода равна 436 кДж, а одной молекулы – 4,53eV. Энергию эту выделяют электроны атомов в виде фотонов. Каждый электрон излучает фотон с энергией 4,53/2=2,26eV.

Так как электроны излучают фотоны, то при формировании молекулы водорода каждый электрон должен излучить один фотон с энергией 2,26eV.

Молекулярный спектр водорода в виде сплошной светлой зоны (рис. 20) свидетельствует о том, что электроны в составе молекулы не занимают дискретные энергетические уровни, как они это делают, когда находятся в составе атомов. В молекулах их энергии связи с протонами и друг с другом изменяются так, что их величины оказываются равными межуровневым величинам энергий связи, соответствующих атомарному состоянию.

Когда электрон находится на третьем энергетическом уровне в атоме водорода, то его энергия связи с протоном равна 1,51eV, а когда на втором, то – 3,4eV. Чтобы излучить фотоны с энергиями 2,26eV при формировании молекулы и оказаться между вторым (с энергией связи 3,4eV) и третьим (с энергией связи 1,51eV) энергетическими уровнями, электрон должен перейти с 4-го на (примерно) 2-й энергетический уровень. В этом случае он излучит фотон с энергией (табл. 14).

121

. (151)

Однако, средняя величина энергий всей совокупности излученных фотонов становится равной 2,26 eV и электрон оказывается между вторым и третьим энергетическими уровнями, соответствующими атомарному состоянию.

Конечно, если бы все электроны атомов водорода при формировании молекул излучали фотоны с одной и той же энергией, то в молекулярном спектре появилась бы одна спектральная линия между атомарными линиями, соответствующими второму и третьему энергетическим уровням. Отсутствие этой линии и наличие светлой зоны (рис. 20 слева) указывает на то, что электроны атомов водорода, переходя с 4-ых энергетических уровней при формировании молекул водорода, излучают фотоны с разными энергиями так, что их средняя величина оказывается равной 2,26eV. Это, видимо, естественно, так как процесс этот идет не при одной какой-то температуре, а в интервале температур.

Однако, следует отметить ещё раз, что некоторые молекулы формируют так называемые полосатые спектры, у которых вместо сплошной светлой зоны – густо расположенные спектральные линии.

Теперь мы можем описать процесс изменения температуры. Представим, что перед нами ртутный или спиртовой термометры. Они показывают температуру . Это значит, что максимальное количество фотонов в среде, где расположены термометры, имеет длину волны (138). Молекулы ртути и спирта также как и молекулы всех тел, жидкостей и газов в зоне термометров поглощают и излучают эти фотоны.

Если термометры будут показывать , то это будет означать, что в среде, где они расположены, максимальное количество фотонов имеет другую длину волны, а именно

. (152)

Теперь в среде, где расположены термометры, больше фотонов с меньшей длиной волны. Электроны молекул ртути и спирта начинают поглощать и излучать фотоны с длиной волны

. Если количество этих фотонов в среде, где

122

расположены термометры, будет постоянно, то температура среды не изменится. Если же количество этих фотонов уменьшится, а количество фотонов с меньшей длиной волны увеличится, то термометры начнут показывать большую температуру.

Допустим, что температура увеличилась до и стабилизировалась. Это значит, что в среде, где расположены термометры, максимальное количество фотонов имеет длину волны

(139). Если температура повысится до , то это будет означать, что максимальное количество фотонов, где расположены термометры, имеет длину волны (140).

Вполне естественно, что молекулы всех тел, жидкостей и газов, расположенных в зоне термометров и имеющих аналогичную температуру, будут вести себя, как и молекулы ртути и спирта в термометрах. Они будут поглощать и излучать фотоны, которых больше в среде, где они расположены.

Таким образом, температура среды и тел изменяется благодаря тому, что их молекулы излучают и поглощают фотоны среды непрерывно. Постоянство температуры обеспечивается большинством фотонов, соответствующих этой температуре в среде, где она измеряется. Изменение длины волны этого большинства изменяет температуру среды. Длина волны большинства фотонов определяется по формуле (133) Вина.

Чтобы доказать, что изменение температуры – следствие изменения длины волны большинства фотонов, в среде, где измеряется температура, запишем формулу (133) Вина для двух разных температур:

, (153)

. (154)

Далее имеем:

, (155)

или

123

(156)

и

(157)

. (158)

Приравнивая (156) и (158), найдем

(159)или

. (160)

Таким образом, произведение длин волн фотонов на температуры , которые они формируют, - величина постоянная

и равная

Формула (159) означает, что если температуру формируют фотоны с длиной волны , то чтобы получить температуру , необходимо сформировать среду с большинством

таких фотонов , при которых .

Например: температуру формируют фотоны с длиной волны . Тогда температуру (

) будут формировать фотоны с длиной волны

. (161)

Итак, можно считать доказанным, что изменение температуры среды, в которой расположены тела, жидкости и газы

124

связано с изменением длины волны максимального количества фотонов, заполняющих эту среду.

Тепловую энергию среды формирует вся совокупность её фотонов. Статистическим центром этой совокупности является большинство фотонов, формирующих температуру среды.

Итак, мы - перед новой формулировкой начал Термодинамики. Для начала отметим, что становится ясной причина существования абсолютной температуры . Обусловлено это максимально возможной длиной волны фотонов, существующих в Природе. В Природе нет фотонов с длиной волны больше длины волны, соответствующей температуре

. Считается, что температура межзвездного пространства равна

. Фотоны, формирующие эту температуру, имеют длину волны

. (162)

Энергия этих фотонов равна

. (163)

Если фотоны с такой энергией излучаются электронами в момент начала формирования атома водорода, то электрон, соединившись с протоном, оказывается примерно на 107 энергетическом уровне (табл. 14).

Заключение

Вселенная заполнена фотонами и существует в фотонной среде. Длина волны фотонов, формирующих фотонную среду, изменяется от до . Температуру в любой зоне Вселенной формируют те фотоны, плотность которых максимальна в этой зоне.

Температурное равновесие Вселенной управляется законом равновесия температур. Он гласит: произведение температур и длин

125

волн фотонов, формирующих её в любых двух точках Вселенной, – величина постоянная и равная

3. Физический смысл реликтового излучения

Реликтовое излучение было обнаружено американскими физиками Пензиасом и Вильсоном в 1965 г., за что им была присуждена Нобелевская премия [6].

Экспериментальная зависимость интенсивности реликтового излучения от длины волны (рис. 31) подобна зависимости излучения остывающего черного тела (рис. 30) [2]. Это явилось основанием считать, что реликтовое излучение – результат охлаждения Вселенной, образовавшейся при так называемом «Большом взрыве» [6].

Рис. 31. Зависимость реликтового излучения Вселенной от длины волны [6]

Мы уже показали ошибочность интерпретации многих фундаментальных экспериментальных данных с помощью физических теорий ХХ века [4], [5]. Настала очередь анализа существующей интерпретации реликтового излучения.

126

Зависимость интенсивности излучения черного тела (рис. 30) от длины волны излучения хорошо описывается формулой Планка

, (164)

где: - плотность излучения, Дж/ ; - частота излучения, Гц; - скорость света, м/с; - постоянная Планка, ; - постоянная Больцмана, Дж/K; - абсолютная температура, K; - энергия фотона, Дж.

Физический смысл формулы Планка прояснился недавно, после того, как был найден вывод этой формулы, основанный на классических представлениях о сути процесса, который она описывает [4], [5]. Физический смысл первого сомножителя

(165)

- плотность фотонов в единице объёма. Математический и физический смысл следующего сомножителя

(166)

-сумма ряда максвелловских распределений энергий фотонов, излучаемых электронами атомов и молекул при энергетических переходах с на все другие энергетические уровни атомов и молекул, которые находятся в среде с температурой

.С учетом физического смысла составляющих формулы

Планка, физический смысл всей формулы – статистическое распределение количества фотонов разных энергий в полости черного тела с температурой [2], [3]. Из этого следует, что в полости черного тела (рис. 30) максимальное количество фотонов, формирующих температуру , имеют длину волны примерно

127

м (134). Максимальное количество фотонов, формирующих температуру , имеют длину волны около

м (135). Вполне естественно, что остальная часть зависимости плотности излучения черного тела характеризует количество (плотность) фотонов с другими длинами волн.

На рис. 31 приведена зависимость плотности излучения Вселенной (реликтовое излучение) от длины волны излучения. Считается, что формула (164) Планка описывает и эту зависимость, а температура Вселенной всего Т=3К. Если это так, то в зависимости плотности излучения Вселенной отражена статистика распределения количества фотонов, излучаемых какими – то атомами Вселенной. Чтобы выяснить химический элемент, атомы которого формируют реликтовое излучение, проведем более детальный анализ структуры этого излучения. Для этого изменим рис. 31 так, чтобы длина волны увеличивалась вдоль оси ОХ так же, как у черного тела (рис. 30). Попутно повторим расчет теоретической зависимости по формуле (164) Планка. В результате будем иметь информацию, показанную на рис. 32.

Рис. 32. Зависимость реликтового излучения Вселенной от длины волны:

теоретическая – жирная линия; экспериментальная – тонкая линия

128

Многократно повторенные расчеты по формуле Планка, дали результаты, которые отмечены светлыми точками и жирной линией. Тёмные точки и тонкая линия – результат переноса экспериментальных данных с рис. 31. Нам не удалось воспроизвести более точный перенос экспериментальных данных. Однако, и этого достаточно, чтобы увидеть аналогию между экспериментальной и теоретической зависимостями. Видимо, этого достаточно, чтобы приступить к анализу реликтового излучения.

Формула (164) Планка характеризует плотность фотонной энергии в кубическом метре пространства. В полости черного тела при температуре и длине волны , соответствующей максимуму этой температуры, она равна примерно

, а во Вселенной, в зоне максимума реликтового излучения - . Возникает вопрос: почему формула Планка работает в условиях, когда плотность энергии в единице объёма пространства отличается почти на 11 порядков? Ответ может быть один – потому что источник формирования обоих излучений один и тот же, а именно – энергетические переходы электронов в атомах. Этому источнику и приписывается закономерность излучения черного тела. Закономерность же реликтового излучения приписывается какому-то мистическому «Большому взрыву». Почему?

Астрофизик Ханнес Алвен рассматривает идею «Большого взрыва», как оскорбление здравого смысла [9]. Но его мнение игнорируется. Происходит это потому, что сила стереотипа научного мышления, сформированного ошибочными физическими теориями ХХ века, оказалась сильнее здравого смысла. Сейчас мы покажем, что лауреат Нобелевской премии Ханнес Алвен прав. Источник реликтового излучения - не мистический «Большой взрыв», а процесс рождения атомов водорода звездами Вселенной.

Известно, что основным химическим элементом звезд Вселенной является водород. Известно также, что атомарный водород существует при температуре выше . С увеличением этой температуры электрон атома удаляется от его ядра (протона), переходя на более высокие энергетические уровни. Чем выше температура, тем выше энергетический уровень, на котором находится электрон в атоме.

При энергии, равной энергии ионизации атома водорода, или температуре

129

. (167)

электрон отрывается от протона и атом водорода разрушается. Если температура понижается, то электрон вновь соединяется с протоном и, по мере уменьшения температуры, переходит ступенчато с одного уровня на другой, приближаясь к протону и излучая фотоны. При этом энергия связи электрона с протоном изменяется по простой зависимости (32) [4], [5]

Энергия связи электрона с протоном равна энергии фотонов, излучаемых им при энергетических переходах [4], [5]. Поскольку синтез атомов водорода происходит при высоких температурах, то температура звезд, как раз и формирует условия для синтеза этих атомов. В табл. 14 представлен спектр атома водорода. Посмотрим на возможности этого спектра формировать реликтовое излучение.

Итак, формула (164) Планка представляет собой математическую модель, описывающую зависимость плотности излучаемой энергии (плотности фотонов в единице объёма пространства) от длины волны излучения (фотонов). Опишем словесно формирование статистической закономерности, описываемой формулой Планка.

Максимуму плотности реликтового излучения соответствует длина волны излучения примерно равная 0,001м (рис. 32, точка 3). Энергия фотона, соответствующая этой длине волны равна

.

(168)

Эта энергия соответствует энергии связи электрона атома водорода с протоном в момент пребывания его на 105 энергетическом уровне (табл. 14). Это значит, что при синтезе атома водорода свободный электрон, устанавливая связь с протоном, излучает фотон с длиной волны , соответствующий максимуму реликтового излучения (рис. 32, точка 3). Конечно, процесс этот статистический. В других атомах электроны оказываются в момент синтеза атома водорода на других уровнях, близких к 105 уровню.

130

Однако, большая часть атомов начинает формироваться в условиях прихода электронов на 105-е энергетические уровни.

Что же будет делать электрон атома водорода в процессе его удаления от звезды? Так как температура среды будет понижаться, то он начнет ступенчато переходить на более низкие энергетические уровни, излучая при этом фотоны. Например, при переходе со 105 на 104 энергетический уровень он излучит фотон с энергией (табл. 14)

. (169)

Длина волны этого фотона равна

. (170)

Закон Вина позволяет определить температуру, которую формируют фотоны с такой длиной волны.

. (171)

Она соответствует длине волны реликтового излучения (точка 6 рис. 32). Далее, при последовательном переходе с одного энергетического уровня на другой, энергия излучаемых фотонов будет увеличиваться, а длина волны – уменьшаться. Последовательно переходя с уровня на уровень, электрон будет излучать фотоны, которые будут формировать интенсивность реликтового излучения в диапазоне (рис. 32) от точки 6 до точки 3. При переходе с 29 на 28 энергетический уровень (табл. 14) электрон излучит фотон с энергией

. (172)

Длина волны этого фотона также соответствует зоне максимума (точка 3 рис. 32) реликтового излучения. Таким образом, количество фотонов с длиной волны, соответствующей максимуму реликтового излучения, удваивается. Но это не всё. Некоторые атомы

131

водорода окажутся в условиях с большим перепадом температур. В результате их электроны будут переходить с уровня на уровень не последовательно, а пропуская несколько уровней. Так, например, если электрон перейдет со 105 энергетического уровня на 75 энергетический уровень, то он излучит фотон с энергией

(173)

Длина волны этого фотона также близка к длине волны, соответствующей зоне максимума (точка 3 рис. 32) реликтового излучения.

Если электрон перейдёт со 105 энергетического уровня на 60 уровень, то он излучит фотон с энергией и длиной волны , что соответствует интервалу между точками 1 и 2 на рис. 32. При переходе электрона с 15 энергетического уровня на 14 он излучит фотон с энергией

и длиной волны , что соответствует точке 1 на рис. 32. Поскольку, от 15 до, примерно, 2 энергетического уровня (табл. 14) количество уровней значительно меньше количества уровней от 105 до 15, то количество фотонов излученных при переходе с 15 уровня и ниже будет значительно меньше, количества (а значит и их плотность в пространстве) фотонов, излученных при переходе со 105 на 15 энергетический уровень. Поэтому интенсивность излучения с длиной волны меньше

резко уменьшается (рис. 32, точки 2 и 1). К этому следует добавить, что в момент перехода электрона с 15-го уровня и ниже излучаются фотоны другого диапазона. Например, при переходе электрона с 15-го на 2-ой энергетический уровень (табл. 14) излучается фотон с энергией и длиной волны, соответствующей световому диапазону (табл. 11)

. (174)

Кроме этого, в зоне от 4-го энергетического уровня и ниже начинается процесс синтеза молекул водорода, при котором также излучаются фотоны светового диапазона. Так как при синтезе атомов

132

водорода рождается больше фотонов, чем при синтезе молекул, то плотность фотонов, рождающихся при синтезе молекул водорода во Вселенной будет значительно меньше, плотности фотонов, рождающихся при синтезе атомов водорода.

Таким образом, причина отсутствия экспериментальных данных при длине волны реликтового излучения меньше 0,0005 м (рис. 32) получает объяснение.

Поскольку закономерность изменения плотности реликтового излучения формируется при рождении атома водорода – первого и самого простого химического элемента, то у нас есть основание назвать это излучение «Начальным», а значит и реликтовым. Оно родилось тогда, когда появился атом водорода и с тех пор отражает постоянно текущий процесс его рождения в недрах звёзд.

Из новой интерпретации реликтового излучения следует большое количество новых следствий. Часть из них мы изложим здесь. Прежде всего, обратим внимание на то, что зависимость интенсивности реликтового излучения от длины волны формируется разным количеством фотонов в единице объёма. Наибольшее количество фотонов в единице объёма соответствует максимуму реликтового излучения. Из нашего анализа следует совпадение длин волн фотонов с длиной волны излучения. Поскольку плотность излучения формируется количеством фотонов с определённой энергией, то все они передают электронам антенны приёмника импульсы, соответствующие их энергиям, а значит и длинам волн. В результате длина волны излучения и длина волны фотонов, формирующих его, совпадают. Из этого следует, как мы уже неоднократно отмечали в прежних публикациях, что длина волны фотона не может быть больше длины волны реликтового излучения [4], [5].

К этому следует добавить, что реликтовое излучение может усиливаться стареющими фотонами. Это обусловлено тем, что все фотоны с длиной волны меньше длины волны реликтового диапазона, согласно эффекту Комптона, увеличивают длину своей волны в процессе взаимодействия с атомами и молекулами среды. Теперь мы видим, что пределом этого увеличения является реликтовый диапазон.

Обратим внимание на показатель степени в формуле (164) Планка. . Величина - энергия фотона. Величина - тепловая энергия фотона, эквивалентная кинетической энергии

133

молекулы идеального газа, поглотившей или излучившей этот фотон, поэтому

. (175)

Так как температура Вселенной равна примерно , то длина волны фотона, соответствующего этой температуре, определится по формуле

. (176)

Энергия фотона, имеющего такую длину волны, относится к межуровневым переходам электрона в атоме. Определим её.

. (177)

Эта энергия соответствует энергии фотона, излучаемого электроном атома водорода при переходе с 47 на 46 энергетический уровень (табл. 14).

, (178)

. (179)

Итак, формулы (176) и (179) дают близкие результаты. Поскольку фотоны реликтового диапазона формируются электронами атомов водорода, то можно использовать спектр этого атома для выявления максимальной длины волны фотона.

Если Вселенная имеет температуру близкую к Т=3К, то длина волны фотона, формирующего эту температуру, в соответствии с формулой Вина (133), равна 0,001м. Энергия связи электрона атома водорода, соответствующая этой длине волны (табл. 14), равна 0,00123337 eV и соответствует пребыванию электрона на 105 энергетическом уровне (табл. 14).

134

В первом приближении величину длины волны фотона, соответствующую максимуму реликтового излучения, можно считать близкой к максимальной длине и равной 0,001м. Вторым приближением можно считать величину 0,005м, которая получается при расчете по формулам (176) и (179). Теперь мы должны учесть, что переход электрона со 105 энергетического уровня на 104 энергетический уровень является первым неизбежным переходом, в результате которого электрон обязательно излучит фотон с энергией 0,000024eV (169). Длина волны фотона, соответствующего этой энергии, равна 0,05м. Это – третье приближение к максимальной длине волны фотона.

Из этого следует, что если 105 энергетический уровень электрона атома водорода является предельным, то максимальная длина волны фотона не может быть больше 0,05м. Электрон атома водорода не сможет излучить фотон с большей длиной волны.

Мы уже показали, что если все электроны любого атома присутствуют в нём, то их энергии связи с ядрами изменяются по такому же закону, что и энергии связи электрона атома водорода и не могут иметь меньших значений на соответствующих энергетических уровнях [4], [5]. Из этого следует, что электроны всех атомов, так же не смогут излучить фотоны с длиной волны больше 0,05м. Следовательно, у нас есть основания считать эту длину волны фотона предельной или очень близкой к предельной величине.

Тут сразу возникает вопрос об источнике излучений реликтового диапазона, соответствующем излучению с длиной волны больше 0,05м. Анализ рис. 32 показывает, чтобы уменьшить расхождения между результатами расчета по формуле Планка и результатами измерений, необходимо повторить измерения интенсивности излучения Вселенной. Причем, провести эти измерения с большей точностью, чем раньше. Если эти расхождения удастся уменьшить, тогда возникнет необходимость объяснения причин формирования излучения с длиной волны более 0,05м.

Поскольку длина волны более 0,05м – дециметровый диапазон, то источником излучения таких волн являются технические устройства, передающие радио и теле информацию не единичными фотонами, а их импульсами (рис. 8). Сразу возникает вопрос: во сколько раз длина волны фотона (на рис. 8 это – шарики) отличается от длины волны импульса фотонов ? Это зависит от температуры передающей антенны. Если она равна,

135

например, , то её электроны непрерывно поглощают и излучают фотоны с длиной волны

(180)

Чтобы антенна, поглощающая и излучающая фотоны с длиной волны начала передавать информацию, надо сделать так, чтобы она излучала фотоны не непрерывно, а импульсами с длиной волны, например, 0,5 м. Тогда длина волны импульса (рис. 8) будет в раза больше длины волны фотонов, формирующих этот импульс.

Отметим, что закономерности излучения черного тела и Вселенной отличаются тем, что первая из них (рис. 7, а) формируется энергетическими переходами электронов атомов различных химических элементов при сравнительно низкой температуре ( ), вторая (рис. 7, b) формируется энергетическими переходами электронов в основном атомов водорода при значительно большей температуре . Фотоны, излученные электронами атомов водорода в процессе их удаления от звезд, охлаждаясь, заполняют Вселенную и формируют реликтовый диапазон.

Заключение

Излучение Вселенной, названное реликтовым, формирует охлаждающийся атомарный водород, который рождается в недрах звёзд Вселенной.

Реликтовое излучение не имеет никакого отношения к так называемому «Большому взрыву».

4. Физический смысл фотоэффекта

Известно, что наиболее приемлемая интерпретация экспериментальных зависимостей фотоэффекта была предложена А. Эйнштейном в 1905 году, за что он получил Нобелевскую премию [7], [10], [11]. Он сделал это при отсутствии закона формирования спектров атомов и ионов. Теперь этот закон открыт, и мы можем

136

проверить правильность его интерпретации и возможность более глубокого понимания фотоэффекта [4], [12], [13], [14].

Математическая модель, предложенная А. Эйнштейном для интерпретации экспериментальных зависимостей фотоэффекта, имеет вид [11]

, (181)

где kE - кинетическая энергия фотоэлектрона, испускаемого фотокатодом; - энергия фотона, но какого именно, в работах [7], [10], [11] не поясняется; - работа выхода фотоэлектрона представляет собой константу, не зависящую от частоты.

Основные экспериментальные зависимости фотоэффекта представлены на рис. 33 [10].

Рис. 33. Зависимость фототока от интенсивности света: а) при постоянной его частоте; b) при разной частоте

Фототок возникает в цепи: фотокатод - коллектор. Если фотокатод облучать монохроматическим светом (рис. 33, а), то

137

величина потенциала - , задерживающего фотоэлектроны, выходящие из фотокатода, не зависит от интенсивности света. При этом увеличение интенсивности света увеличивает фототок и не изменяет величину задерживающего потенциала, а значит - и кинетическую энергию фотоэлектронов. При увеличении частоты света, падающего на фотокатод, величина отрицательного потенциала -V , задерживающего фотоэлектроны, увеличивается (рис. 33, b).

Поскольку величина задерживающего отрицательного потенциала - определяется кинетической энергией kE электронов, излучаемых фотокатодом под действием светового облучения, то из зависимости, показанной на рис. 33,b, следует, что при увеличении частоты фотонов, облучающих фотокатод, кинетическая энергия испускаемых им фотоэлектронов, увеличивается.

Попытаемся найти связь уравнения (181) А. Эйнштейна с математической моделью закона формирования спектров атомов и ионов. Нами уже показано, что математическая модель, описывающая спектры многоэлектронных атомов и ионов, имеет вид (33) [5], [11], [13]:

, (33)

где - энергия фотона, поглощаемого или излучаемого электроном; - энергия ионизации электрона; - энергия связи электрона с ядром атома, соответствующая его первому энергетическому уровню; - главное квантовое число.

Соотношение (33) следует из экспериментальной спектроскопии, поэтому оно является математической моделью закона формирования спектров атомов и ионов. Эйнштейновское уравнение (181) также описывает аналогичный процесс поглощения фотонов электронами. Это дает нам основание предположить идентичность уравнений (181) и (33) и однозначность их интерпретации. Действительно, из приведенных уравнений следует

. (182)

138

Это значит, что если электрон теряет связь с ядром атома, то его кинетическая энергия оказывается равной энергии поглощенного фотона. Далее

. (183)

Из этого явно следует, что величина энергии в уравнении (181) А. Эйнштейна является энергией ионизации электрона, излучаемого материалом фотокатода. Из уравнений (181) и (33) также следует

. (184)

Новое прояснение: работа выхода фотоэлектрона равна энергии связи электрона в момент пребывания его на определенном энергетическом уровне в атоме или молекуле.

Экспериментальные исследования фотоэффекта обычно проводят с фотокатодами из щелочных металлов [7]. Например, известно что, работа выхода фотоэлектрона с литиевого фотокатода равна W=2,4 eV [7]. Энергия ионизации этого электрона равна

, а энергия связи его с ядром, соответствующая первому энергетическому уровню, - [3]. Учитывая это, и используя математическую модель закона формирования спектров атомов и ионов (33), получим теоретический спектр этого электрона (теор.), который полностью совпадает с экспериментальным (эксп.) спектром (табл. 5). При этом формула (184) позволяет рассчитать энергии связи этого электрона с ядром атома (по Эйнштейну работу выхода), соответствующие всем ( ) энергетическим уровням этого электрона [4].

Известно, что одноименные атомы соединяются в молекулы ковалентной связью и энергии связи между валентными электронами, соответствуют дробным квантовым числам [4]. Это даёт нам возможность определить, что является источником излучения фотоэлектронов: атомы или молекулы материала фотокатода. Подставляя в формулу (184) и

139

, найдем =2,4. Поскольку величина оказалась дробным числом, то это значит, что источником фотоэлектронов являются не атомы, а молекулы лития (табл. 5). Энергия связи валентных электронов атомов лития в его молекулах изменяется в интервале 1,56…3,51eV.

Для фотоэлектрона натриевого фотокатода имеем: , и [2], [4]. Используя

математическую модель закона формирования спектров атомов и ионов (33), получим спектр фотоэлектрона натрия (табл. 20) [4].

Величина , определенная с помощью формулы (184), оказывается равной . Из этого также следует, что источником фотоэлектронов натриевого фотокатода являются не атомы, а молекулы натрия. Энергии связи между валентными электронами атомов натрия в его молекуле изменяются в интервале 1,45…3,27 eV.

Таблица 20. Спектр 1-го электрона атома натрия

Значения n 2 3 4 5 6

(эксп.) eV - 3,68 4,31 4,62 4,78

(теор.) eV - 3,68 4,32 4,62 4,77

(теор.) eV 3,27 1,45 0,82 0,52 0,36

Математическая модель закона формирования спектров атомов

и ионов (121) показывает, что в ней нет орбитальной составляющей энергии электрона. Из этого следует, что электрон не имеет орбитального движения в атоме. Молекулы образуются путем соединения разноименных магнитных полюсов их валентных электронов, которые связаны с протонами ядер также магнитными полюсами [4], [17].

Анализ закона (33) формирования спектров атомов и ионов, и результаты расчета спектров (табл. 5 и 20) показывают, что энергия связи электрона с ядром атома, а значит и энергия связи валентных электронов двух атомов друг с другом меняется ступенчато (184). Из этого следует, что кинетическая энергия фотоэлектронов и величина задерживающего потенциала

(рис. 32, b) должны меняться также ступенчато.

140

Фотоэлектроны могут поглощать лишь те фотоны, которые соответствуют энергиям их связи в молекулах данного вещества. Чем больше энергия связи между электронами в молекулах, тем большая энергия фотонов требуется для разрыва этой связи, и тем большую кинетическую энергию приобретут освобождающиеся фотоэлектроны, и тем больший потенциал потребуется для их задержания на пути к коллектору. Обратим внимание на то, что приведенная логическая цепочка явно следует из математической модели закона формирования спектров атомов и ионов (33) и неявно содержится в уравнении (181) А. Эйнштейна.

Ток в цепи существует благодаря тому, что фотоэлектроны, излученные молекулами материала фотокатода, замещаются свободными электронами. При этом они обязательно должны излучать фотоны, энергия которых равна энергии связи электронов в молекулах, но свет, падающий на фотокатод, не позволяет нам фиксировать это излучение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Математическое уравнение А. Эйнштейна, описывающее экспериментальные закономерности фотоэффекта, имеет более глубокий физический смысл. При правильной интерпретации составляющих этого уравнения, оно становится математической моделью закона формирования спектров атомов и ионов, открытого нами в 1993 году и опубликованного в работах [4], [15], [16], [18], [19].

Надеюсь, Вы заметили единство явлений Природы, скрытых в понятиях тепло, температура, излучение.

Литература

1. Блохинцев Д.И. Пространство и время в микромире. М. «Наука». 1982.

2. Канарёв Ф.М. Новая интерпретация реликтового излучения. Article 34. http :// Kanarev.innoplaza.net

3. Kanarev Ph. M. New interpretation of Relic Radiation. http://Kanarev.innoplaza.net

4. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Пятое издание. Краснодар, 2004, 400с.

5. Kanarev Ph. M. The Resurrection of Exact Science. http :// www . newpowers . org /

141

6. Эдельман В.С. Вблизи абсолютного нуля. М. «Наука» 1983, 180 с.

7. Шпольский Э.В. Атомная физика. М. Издательство Физико-Математической литературы. 1963. 575 с.

8. Смородинский Я.А. Температура. М. «Наука». 1981, 159с. 9. Будущее Науки. М.: 1979, с64.

10.Спроул Р. Современная физика. «Наука». М. 1974. 390 с.11. Вихман Э. Квантовая физика. «Наука». М. 1977. 415 с.

12. Ph. M. Kanarev. Modelling the Photon and Analyzing Its Electro-magnetic and Physical Nature. Journal of Theoretics. Vol. 4 – 1. http://www.journaloftheoretics.com 13. Kanarev Ph.M. Model for the Free Electron. Galilean Electrody-namics. Volumes 13, Special Issues 1. Spring 2002. pag. 15-18. 14. Kanarev Ph.M. Model of the Electron. «Apeiron» V. 7, no. 3-4,

2000. Pag. 184-193. <http://redshift.vif.com 15. Ph. M. Kanarev. The Analytical Theory of Spectroscopy. Krasnodar, 1993. 88 pag. (In English). 16. Канарев Ф.М. Закон формирования спектров атомов и ионов. Материалы международной конференции "Проблемы пространства, времени, тяготения". Санкт-Петербург. Издательство "Политехник", 1997. С 30-37. 17. Kanarev Ph.M. Electrons in Atoms. Journal of Theoretics. Vol. 4 –4. http://www.journaloftheoretics.com 18. Канарев Ф.М. Анализ фундаментальных проблем современной физики. Краснодар, 1993. 255 с. 19. Kanarev Ph.M. On The Way to The Physics of The XXI Cen-tury. Krasnodar. 1995. Pag. 269. (In English).

142

ПРЕДИСЛОВИЕшестого издания книги «Начала физхимии микромира» 2005

Уважаемый читатель!

Четвертое издание этой книги вышло за рубежом под названием «Воскрешение точной науки». Такое название издатель, обосновал следующим своим предисловием. http :// www . newpower - s . org /

THE RESURECTION OF EXACT SCIENCE

Foreword of the publisherFacts are the death of

a lot of theories

If you ever experienced the fact that theories did not seem to add up, despite you understood every word or if you experienced the fact that a theory was only applicable in a small sphere of the are where it should be applicable,

ВОСКРЕШЕНИЕ ТОЧНОЙНАУКИ

Предисловие издателяСмертельные факты для

многих теорий

Если Вы когда-либо сталкивались с фактом бессмысленности теории, несмотря на то, что каждое слово было понятно, или с фактом ограниченности её применения, то теперь Вы поймете причину

143

you will find a solution as to why this happened. If you read this book carefully you will come to the conclusion that with the data and theory provided here, the exact science will resurrect. A lot of facts become a different value if they are reviewed in the light of this understandable and applicable theoretical basics. Be not surprised if at the point you finish reading the book you have thrown overboard a lot of so called “proven theories”.

такого положения. Если Вы прочтёте эту книгу внимательно, то увидите теорию, которая воскрешает точную науку. Многие известные факты приобретают другой смысл в свете этой понятной и применимой теоретической основы.

Не удивляйтесь, если в момент, когда Вы закончите читать эту книгу, Вы выбросите за борт многие так называемые «доказанные теории».

Читая шестое издание этой книги, Вы, помимо своей воли, также, как издатель четвертого издания, становитесь экспертом научных результатов, изложенных в ней. Успех Ваш зависит от тяжести стереотипа, которым загружено Ваше мышление. Если Вы сможете освободиться от этой тяжести, то увидите красоту микромира и поймете простоту и сложность познания его глубин.

Достижения современных точных наук настолько значительны, что невольно формируется представление о согласованности в их развитии. Постановка вопроса о глобальных ошибках в их взаимодействии кажется абсолютно неуместной. Да и искать ответ на этот вопрос некому. Современное высшее образование мира не готовит специалистов для решения таких глобальных проблем. Вместе с тем мы сейчас покажем, что необходимость в таких специалистах созрела давно. И если бы их начали готовить 50 лет назад, то смогли бы сэкономить сотни миллиардов долларов, потраченных впустую.

Известно, что фундаментом точных наук являются аксиомы Евклида, сформулированные им в III веке до нашей эры. Основополагающая роль этих аксиом была поставлена под сомнение после того, как русский математик Лобачевский сформулировал в 1823 году утверждение о том, что параллельные прямые пересекаются в бесконечности и на основе этого утверждения построил новую геометрию. Затем Риман (1854 г.) и Минковский (1908 г.) последовали его примеру и построили аналогичные

144

геометрии. Впоследствии такие геометрии назвали псевдоевклидовыми. Теперь их уже более десяти.

Удивительно, но мировое научное сообщество легко согласилось включить утверждение о пересечении параллельных прямых в бесконечности в число аксиом точных наук без какого-либо экспериментального доказательства достоверности этого утверждения. Так создалась ситуация, когда каждый ученый начал выбирать себе геометрию для своих теоретических исследований, не задумываясь о последствиях такого выбора. Это происходило потому, что не было критерия для оценки связи с реальностью той или иной геометрии.

Поиск такого критерия показал неполноту аксиоматики точных наук. Оказалось, что в списке фундаментальных аксиом Естествознания отсутствует аксиома, отражающая неразделимость пространства, материи и времени. Неразделимость пространства, материи и времени настолько очевидна, что невозможно не считать такое состояние этих трех основополагающих элементов мироздания аксиоматическим. Так появился неопровержимый критерий для оценки связи с реальностью не только геометрий, но и любых теорий, которые построены в этих геометриях. Аксиома Единства пространства, материи и времени сразу взяла на себя функции независимого судьи плодотворности деятельности ученых точных наук.

Независимый судья сразу указал, что тесную связь с реальностью имеет только геометрия Евклида и теории, построенные в этой геометрии. Все другие геометрии не имеют тесной связи с реальностью, поэтому теории, построенные в этих геометриях, не полно, а во многих случаях искаженно отражают реальность.

Аксиома Единства элементарно показывает, что преобразования Лоренца – продукт неевклидовых геометрий, играют в точных науках роль теоретического вируса. Все теории, зараженные этим вирусом, глубоко ошибочны. Это автоматически влечет за собой необходимость поиска новых теорий для интерпретации давно проведенных и новых экспериментов. Неправильная интерпретация экспериментального результата неминуемо приводит к заблуждению, последствия которого на первых порах трудно предсказать.

В 1865 году Максвелл опубликовал свои знаменитые уравнения электромагнитного поля, но они до сих пор не позволили раскрыть структуру этого поля. Известно, что электроны атомов и молекул излучают фотоны при энергетических переходах. Если это так, то

145

излученные фотоны передают через пространство энергию, радио, и телеинформацию. Но уравнения Максвелла отрицают это. Процесс передачи энергии и информации в пространстве они приписывают какому-то мистическому электромагнитному полю. Почему антенна передатчика должна излучать кроме фотонов, испускаемых электронами, еще какое-то поле? Ответа на этот вопрос нет более 100 лет. Человечество пользуется мобильными и спутниковыми телефонами, радио, телевидением и Интернетом благодаря физикам - экспериментаторам, но не теоретикам.

Известно, что траектории параллельно движущихся фотонов, электронов, протонов и других частиц начинают пересекаться после взаимодействия с препятствиями. В результате формируются дифракционные и интерференционные картины, которые, как считается, доказывают волновые свойства этих частиц.

Новый анализ данного явления показал, что дифракционные и интерференционные картины, формируемые элементарными частицами, – следствие взаимодействия их спинов в момент пересечения траекторий их движения. Поэтому указанные явления дифракции и интерференции доказывают корпускулярные, но не волновые свойства частиц.

Другой пример. Закон сохранения энергии считается самым фундаментальным законом физики. Однако в последнее десятилетие получены и опубликованы сотни экспериментальных результатов, доказывающих несостоятельность этого закона в его современной формулировке. Наиболее убедительные результаты, доказывающие несостоятельность закона сохранения энергии, получены при различных способах обработки воды. Выход здесь видится пока один – включить в число источников энергии физический вакуум. Это автоматически потребует пересмотра представлений о многих явлениях, в том числе об источнике энергии ядерного взрыва и энергии звезд.

Ещё пример. Спектроскописты зарегистрировали миллионы спектральных линий. Теоретики предложили приближенные методы их расчета, основанные на уравнениях Шредингера и Максвелла. Орбитальное движение электрона в атоме – главный принцип, на котором базируются эти методы. Вместе с тем тщательный анализ спектров атома водорода, гелия, лития и других простейших атомов дает однозначный ответ: электрон не имеет орбитального движения в атоме. Спорить с этим результатом бесполезно. Он - следствие экспериментов. Так уравнения Шредингера и Максвелла,

146

противоречащие аксиоме Единства пространства, материи и времени, сформировали далекое от реальности представление о взаимодействии электрона с ядром атома, усложнили химию и завели её развитие в тупик. Понятия тепло и температура связываются с таинственным броуновским движением молекул. И лишь недавно установлено, что броуновское движение молекул – следствие действия импульсов поглощаемых и излучаемых ими фотонов – элементарных носителей энергии. Тепло формирует совокупность фотонов, излучаемых и поглощаемых электронами атомов и молекул среды. Статистическим центром этой совокупности являются максимальная плотность фотонов среды, которая и определяет её температуру.

За последние 40 лет на исследования управляемого термоядерного синтеза израсходованы десятки миллиардов долларов. Результат нулевой. Почему? Потому что нет надежной теории этого процесса. Главные участники любой плазмы – фотоны, электроны и ионы. Теперь электромагнитные структуры этих образований известны и оказалось, что попытки заставить их устойчиво двигаться по кругу в магнитном поле - бесперспективны.

Не в лучшем положении находятся ученые, изучающие микромир с помощью ускорителей элементарных частиц. Известно, что ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Бомбардируя их протонами высоких энергий, мы получим осколки ядер с неисчислимым количеством сочетаний в них разного количества протонов и нейтронов. Попытки систематизировать информацию об этих осколках и на этом основании воссоздать структуру ядра - также бесперспективны.

Возникает вопрос: а нельзя ли найти путь теоретического обоснования принципов, которыми руководствуется Природа при формировании ядер атомов и таким образом получить необходимую информацию? Оказывается можно. Удивительные следствия дает такой подход. Прежде всего, повторяемость ядер атомов простых химических элементов в структурах более сложных ядер полностью соответствует Периодической таблице химических элементов. Сразу выявилась причина поразительного различия механических свойств графита и алмаза – веществ, состоящих из одного и того же химического элемента - углерода. Обилие информации о структуре ядер оказалось настолько значительным, что появилась возможность моделировать структуру ядер и проверять эти модели на установке холодного ядерного синтеза, стоимость которой не превышает $100.

147

Теперь уже ясно, что новый путь изучения ядер атомов неизмеримо информативнее и дешевле по сравнению с изучением ядер с помощью ускорителей элементарных частиц.

Процессы синтеза ядер атомов аналогичны процессам синтеза самих атомов. Ступенчатое сближение электронов с протонами при синтезе атомов сопровождается излучением низкочастотных фотонов. Подобным же образом сближаются протоны с нейтронами при синтезе ядер и формируют аналогичные, но только гамма фотонные спектры. Энергии связи протонов с нейтронами в ядре изменяются аналогично изменению энергий связи электронов с протонами, поэтому появляются основания полагать, что при синтезе ядра протон излучает высокочастотные фотоны также, как и электрон излучает низкочастотные фотоны при синтезе атома.

Еще пример. Астрофизики до сих пор используют формулу Шварцшильда для расчета радиуса Черной дыры, не обращая внимание на отсутствие в этой формуле длины волны или частоты электромагнитного излучения. Поскольку указанные величины изменяются в диапазоне 15 порядков, то в результате ошибка при определении, например, радиуса Солнца, как Черной дыры, в этом случае составляет 8 порядков. Но астрофизики даже не знают об этом, свято веря ошибочной формуле Шварцшильда, получают и распространяют глубоко ошибочную космологическую информацию.

Реликтовое излучение считается следствием охлаждения Вселенной, образовавшейся после, так называемого, Большого взрыва. Такое заключение было сделано на основании того, что оно описывается формулой Планка, в которой отражена закономерность излучения охлаждающегося черного тела. Новый анализ этого явления показал, что реликтовое излучение – излучение охлаждающихся атомов водорода, которые рождаются в недрах звезд Вселенной. Оно не имеет никакого отношения к так называемому Большому взрыву.

Список глобальных ошибок и заблуждений можно продолжить. Но и этого достаточно, чтобы поставить вопрос: почему так происходит? Потому, что нет экспертов глобальных научных проблем. Если бы они были, то давно установили бы, что все теории, построенные в псевдоевклидовых геометриях, противоречат одной из главных аксиом Естествознания – Аксиоме Единства пространства-материи-времени.

Аксиома – это бог в науке. Она надежно защищена от критики очевидной связью с реальностью и благодаря этому выполняет роль

148

независимого судьи. Мы, как ученые, должны поклониться ей и попросить прощения за то, что так долго не замечали её существование.

Теперь становится ясным взаимодействие точных наук. Математики разрабатывают методы анализа реальной действительности. Физики выбирают из них те, которые им кажутся наиболее подходящими, не задумываясь о связи этих методов с реальностью. Геометрия Евклида связана с реальностью потому, что в её аксиому о параллельности прямых заложено главное свойство фотона, основного носителя информации, двигаться в пространстве прямолинейно. В Природе нет носителя информации для обслуживания криволинейности псевдоевклидовых геометрий, следующей из утверждения о пересечении параллельных прямых в бесконечности. Поэтому использование псевдоевклидовых геометрий для анализа окружающего нас мира оказалось полностью бесперспективным. Они привели к бесполезному расходованию, не поддающихся учету финансовых и интеллектуальных ресурсов человечества.

Прочитав эту книгу, читатель убедится, что одной из причин, породивших описанное состояние точных наук, является низкая компетентность научных экспертов. Мы познакомимся с рядом фундаментальных ошибок, которые легко обнаруживаются с помощью знаний средней школы. Вполне естественно, что такие результаты, освященные авторитетами различных премий, превращались в непреодолимые преграды на пути к реальным знаниям и не стимулировали, а тормозили научный прогресс.

После освоения идей этой книги положение изменится, так как в роли судей будут выступать не эксперты с человеческим лицом и человеческими недостатками, а ни от кого независимые Аксиомы. Хорошо проверенные и признанные постулаты будут главными помощниками Аксиом.

Уважаемый читатель! Детали изложенного выше Вы найдете в этой книге. В ней обобщены результаты наших прошлых научных исследований. Достигнутый уровень понимания микромира показывает тесную связь физики с химией и в ряде случаев невозможность разделения явлений микромира на физические и химические. Поэтому явления, протекающие на ядерном, атомарном и молекулярном уровнях, названы физико-химическими.

149

150

Канарёв Филипп Михайлович

Лекции Аксиомы Единства. Второе издание.Лицензия N 02334 от 14.07.2000. Подписано в печать 17.02.05.Бумага офсетная. Формат 60Х84 1/16. Т. - 100 экз. П. л. 5. Заказ 105. Типография Кубанского государственного аграрного университета. 350044, Краснодар, ул. им. Калинина, 13.

151